大中型沼气工程技术讲座_三___沼气发酵消化器设计_田晓东

!!田晓东，强健，陆军（吉林省能源研究所，吉林长春#$$%）中图分类号：&’$#()%*+!文献标识码：,文章编号：*’-.%/%（%$$%）$*-$$!!-$!大中型沼气工程技术讲座（三）沼气发酵消化器设计（）!012$34（%）0消化器是大中型沼气工程的核心处理装置，众多的设计者都努力在消化器结构形式上精心设计，以便提高处理负荷，同时又要追求适中的造价。!消化器的设计要求由于沼气发酵的原料不同，发酵处理的最终目标不同，工程设计采用的发酵工艺也有所不同。因此进行沼气工程设计时，必须要根据政府部门批准的计划任务书要求和所处理原料的特性，按照沼气发酵工艺参数要求，选定工艺类型和运行温度（常温、中温或高温），最后确定消化器的总体容积和结构形式。消化器的设计应注意：!应最大限度地满足沼气微生物的生活条件，使消化器内能保留大量的微生物；应具有最小表面积，以利于保温，使其散热损失量最少；#要使用很少的搅拌动力，可使新进的料液与消化器内的污泥混合均匀；$易于破除浮渣，方便去除器底沉积污泥；%要实现标准化、系列化生产；&能适应多种原料发酵，且滞留期短；’应设有超正压和超负压的安全措施。设计消化器应考虑的内容设计消化器要根据所处理原料的物性特点，以尽力为沼气微生物创造良好的活动条件为目的。按照生物化学、传热学、流体力学和机械原理等相关内容进行设计。消化器结构形式是由该工程所处理原料的水质条件和最终要达到的处理目标要求来决定的。水质特性包括所处理原料的5)、))（悬浮物）、6789:和,78.含量以及原料的温度和;<值高低等。工程最终处理目标是要明确该处理项目是达标排放的环保项目，还是对沼气、沼渣、沼液综合利用的生态工程项目。消化器容积大小与沼气发酵原料的物料特性、消化液浓度和水力滞留期有关。消化器总容积!等于消化器中消化液容积!与消化器中的储气容积!%之和。消化液容积!与每日处理原料量、消化液浓度、消化液容重和水力滞留期有关，列式如下：#=$%&’!式中：!———消化器中消化液容积，>#；———消化器每日进料量，?@AB；#———原料干物质量，5)3；$%&———消化器水力滞留期，B；’———消化液浓度，5)3；!———消化料液容重，?@A>#。一般取!%0（CD$）3!即!0!2!%#=$%&’(消化器总容积经计算确定后，按所选用的消化器类型来相应地确定消化器的内径和高度，要充分考虑如何提高消化器的容积利用率和协调诸参数间的关系。#几种常用的消化器随沼气工程建设发展，消化器不断更新，缺点不断得到克服。新型消化器最大的特点是在消化器内滞留了大量的厌氧活性污泥，这些活性污泥在运转过程中会逐步形成颗粒状，使其具有极好的沉降性能和较高的生物活性，大大提高了消化器的负荷和产气率。#+接触式厌氧工艺接触式厌氧工艺可以增加微生物和废水之间的接触反应，从根本上解决控制污泥停留时间这一问题。即加上污泥沉淀和回流循环装置，在罐内保持较高的微生物浓度。从而大大提高发酵效率，EFGFHI,JFFGFE9KGL+%$$#1$’MNNOPQRISS4技术讲座DOI:10.13941/j.cnki.21-1469/tk.2003.01.022!图#厌氧接触工艺图$厌氧过滤器图%纤维填料固定床生物膜消化器示意图图!纤维填料图减少占地面积和投资，如图#所示。接触式厌氧工艺主要用于处理生活污水和工业废水。%&$厌氧过滤器（’(）厌氧过滤器技术如图$所示，通过微生物在惰性填料的巨大表面积上形成生物膜的方法来保证微生物的滞留时间。填料一般采用卵石、炉渣、瓷环、塑料等。废水从过滤器底部进入，均匀上流，与附着在填料上的微生物接触，从而达到净化废水的目的，)*+负荷率高的可达#,-./0%·12。处理屠宰、合脂酸、豆制品等废水已取得成功。酒精废水也有采用此法的。厌氧过滤器有一个弱点：由于填料的存在，废水中悬浮物稍多，容易出现从进水到出水料液在消化器内走近路的短路和堵塞现象。目前由于设计出异形填料，其材料又是特殊的塑料，易挂膜、易脱膜、运转中不易短路和堵塞。因而近#3年来，已有几十座’(装置投入运行。厌氧过滤器目前正广泛地被用来处理多种高浓度的有机污水，如用于处理)*+高达4万0-.5的糖蜜酒厂废水；处理其)*+浓度不到$3330-.5的屠宰废水；也用来处理城市下水道污水，所需的滞留时间短，有的需要几天，有的不到一天。在处理有机质浓度低的污水时，应适当控制有机质负荷，避免因水力负荷过高而冲刷填料表面的生物膜和填料间隙中的活性污泥。上述厌氧消化器属于上流式，其特点：料液从过滤器下部进入，由下向上升流经过生物床，料液被沼气微生物消化，微生物牢固地附着在填料表面形成生物膜，克服了一般厌氧消化器沼气微生物易流失的缺点。%&%纤维填料生物膜消化器纤维填料固定床生物膜法消化器是’(结构形式的一种，如