厌氧生物技术在中国农业和工业领域的应用前景_王凯军

中国农业机械学会2侧万年学术年会论文集厌氧生物技术在中国农业和工业领域的应用前景王凯军(北京市环境保护科学研究院)摘要:厌氧生物技术在工业废水处理、禽畜废物处理和固体废弃物处理等领域已经应用多年了。本文主要介绍传统的消化反应器、UASB反应器对酒精废水分别进行厌氧处理的技术,并且对生产性规模的设施进行了技术和经济的比较;分析与讨论EGSB系统在淀粉废水处理领域的应用前景。本文还指出了牲畜废物是农业和地表水的主要污染源,也是中国最大的环境问题,介绍了传统的局限于家用废物处理的沼气雄和沼气净化技术的应用情况和基本信息,并且指出牲畜废物处理将成为厌氧技术在中国的一个重要市场和应用领域。关健词:厌氧技术;酒精废水;沼气净化罐;GESB;农业环境0前言厌氧消化是一个伴随有能量的产生的废水处理工艺。工业规模的厌氧消化技术在过去的20年里得到飞速的发展,并且成为了中国废水处理领域最有前景的技术。与其主要的替代工艺一好氧工艺相比,厌氧消化技术不仅减少废水处理设施的体积,并且能产生能量。因此厌氧技术被广泛的应用于工业废水处理,特别是酒精和淀粉废水处理、牲畜废物和城市污水消化等领域。表1所示为厌氧工艺对不同工业废水的应用情况。从国内外的经验来看,厌氧技术最为成功的应用领域是在农产品加工工业。在中国,厌氧工艺主要应用于发酵废水、屠宰废水和制药工业废水处理等领域.厌氧工艺在酒精、淀粉和酿酒工业领域的应用大约占有71%。在中国,厌氧技术应用第一位的是在酒精工业上,而在其他国家则是酿酒工业排在第一位。与欧洲和北美不同的是,造纸废水的厌氧处理则仅仅占有中国市场一小部分。表1厌氧工艺在中国工业废水中的应用序号工业类型工程数量%百分比l酒精废水15638.42淀粉和葡萄糖行业废水7318.03酿酒废水4711.64屠宰废水235.75柠橄酸废水2l5.26制药废水204.97饮料废水l63.98糖蜜酒精废水l53.79味精废水l43.4l0石化废水l23.0l1造纸废水92.2合计4肠1o图1各种反应器类型在中国厌氧处理中的利用从图1可知,最受欢迎的技术是UASB,其大约占有所有应用的51%。这个比例比较接近于整个世界的平均水平(即5%)。然而,在中国仍然有大约32%的消化反应器或接触工艺在使用,这些主要用于酒精中国农业机械学会20(巧年学术年会论文集93废水处理。但是酒精工业所产生的含有高浓度55的废水将会引起UASB反应器的操作问题(这个将在下面讨论)。EGSB(或I)C工艺在近几年己经得到快速的发展,其大约占有总厌氧应用的n%,相当接近于世界的平均水平。大约一半的EGSB(或IC)主要是由荷兰厌氧技术公司一Paques公司设计和建造;而山东济南十方公司设计和建造了另外的一半的厌氧处理设施(EGSB)。从调查中可以获得如下结果:(l)全国厌氧项目的总数超过了60个(2)处理设施总体积大约有1,50,《XX)m3(3)每年处理的废水量为150xl06m3(4)每年的沼气产量为1.0x108m32酿酒废水从上面的讨论可知,酒精废水处理是中国厌氧应用领域非常重要的部分。1997年,酿酒厂每年产生3X()xl06m3的废水(相当于2.2xl06吨的COD),同时产生40xlO6m3酒糟废渣(相当于l.15xl06吨的BOo)。在中国有930个酒精厂,其中有420个采用淀粉作为基本原料(玉米或土豆),510个采用糖蜜作为基本原料。酿酒工业目前非常关注其企业的污染控制和资源回收,特别是关注以玉米为原料的酒精DDG(酿酒干颗粒)或DDGS工艺和厌氧处理工艺的关键部分。2.1实例研究A:厌氧消化反应器的应用南阳将军酒精厂在1998年的年产量是760《X〕吨的无水乙醇、20《XX)吨的食用酒精以及其他的分类产品。这个工厂在1964年建造了其第一个消化反应器(水平的),目前已经没有使用。现在使用的消化反应器是在1985年建成的,这个消化反应器每天能够处理大约130一150吨的酿酒废水。废水通过固体分离器去除其中的DDG(DDG可以以牛饲料卖掉),固体分离器出来的液流大约还有1创】)一fl0()叮d,这股废水进入传统的厌氧消化反应器。由于这股废水的温度高达80℃,所以需要冷却到5℃,此时其COD为25一309几55为.35%,pH为.45一5.0。这里有2个平行运行的厌氧消化反应器(5。x)m3),其水力停留时间为10天。酒精废水的整体处理工艺见图2。卖给市政COD<10mg/l垂直离心机水平离心机冷却塔55℃消化反应器·脱水洗灰沉淀鱼塘图2南洋将军酒厂的厌氧处理该厂每天的沼气产量为4以X心m3,并且气体的产量受DDG产量增减的影响。这里使用一个100(刃m3的流动气体收集容器来贮存沼气。气体收集容器通过13km的铸铁管线与南洋气体分散设施相连,通过这些分散设施将气体卖给这里的