国外厌氧消化技术的进展_吴永宝

国外厌霞消化技术的进展吴永宝王福琴_}二海环境保护科学研究所近比年未,随着对环境公害的管制日赴严格以及对废物重新资源化及能源化的呼声不断提高,厌氧消化(发酵)技术由于能同时达到无害化和资源化而日益受到人们的重视术文将对其有关方面的进展作一概述。是:(1少起动慢,第一次起动一般需8~此周;(2)厌氧菌(特别是甲烷菌)对大部分化合物都较敏感;(3、甲烷菌生长缓慢,所需滞留时长;(4少一般需要好氧再处理。另外,因实践经验相对较少,厌氧消化器及附属设痴匆勺投资一也较大。厌氧消化的特点仔衫L废物的庆氧消化是一个复杂的生物过程,是多种不同作用的微生物群体综合反应的结果。其中包括:分解菌属对不溶性有机物的水解作用,供纤维素、淀粉、脂肪和蛋白质水解成单糖、甘油、长链脂肪酸、多从和氨基酸等水溶性物质;酸化菌属的酸化作用,供上述化合物进一步分解成短链脂肪酸、成、酮、阵、氢等简单物质;甲烷菌属将特足的中间化合物如甲酸、乙酸、甲醇和氢转化为甲烷和二氧化碳。实践证明,与好氧消化相比,厌氧消化一般具有如下优缺点①必。其优点是:(I)由于细胞生成量少,产生的污泥量少;(2)可以承受高负荷:(3)剩余污泥脱水性好;(4)对营养物的需要量少,一些有价值的化合物如氨可被保留下来,排出液可供灌溉或施肥用;(5)从复杂的有机物转化成甲烷的过程中供细菌生长利用的能量仅占5、20肠,而好氧消化需50肠;(6)珊11化后的厌氧污泥能保存一年或更长时间,不用投料也不变质:(7)不需要曝气,可节约能源,而且还可通过产生的沼气回收能纽,与常规的好氧消化相比,纯能节省量为:44。,口3160兆焦耳/1000公斤COD。而缺点二二、厌氧消化反应器的发展由干天氧菌繁殖速度缓慢,常规的厌氧消化器体积庞大、稳定性差、水力滞留时间(HRT)长、生物量会被废水“洗脱”而效牛低。因此,所有现代高速厌氧消化器的设计均着眼于提高消化器的厌氧菌密度,即通过形成易沉淀的污泥团粒或使细菌附着在高密度特殊载休材料或固定的文承结构上,或者在填充材料之间夹带污泥团粒,有的再辅以初期气体分离及内部污泥沉降,从而提高消化器内生物密度并使生物过程大大加速。这其中最具代表性的是七十年代迅速发展超来的.七流式厌氧污泥床反应器(UASB)及厌氧滤器(AF)。(1)上流式厌氧污泥床反应器这是人们根据厌氧污泥易沉降的特性发展起来的一种新型消化器(图1)。反应器中废水自下而上呈活塞式流动,水流_h升速度小于污泥沉降速度,在反应器底部保留一层密微的粒状污泥或絮凝物。处于床部的污泥浓度较高,有时悬浮物可达80公斤/立方米。消化器上部装有三相分离器,它使气休从生物量一液体棍悬物中分离,收集后从稍化器中排出。污泥在分离段中沉降并落回到污泥床,浓体则经过一个或几个堰口流出。UASB设计简单,反应器内不搅拌,不需要昂贵和耗能的循环泵以及生物量支承介质,因此应用最为广泛。迄今已有50多个UASB安装在9个不同的国家中。UASB已成功地用于处理甜菜糖、屠宰场、罐头厂、牛奶场、啤酒厂、土豆淀粉厂、酒精厂等废水。目前规模最大的一个为荷兰的处理土豆淀粉废水的UASB,体积为5500立方米②,COD负荷为16公斤/立方米·天·(30℃)。uAsB的空间负荷一般为10~25公斤COD/立方米·夭。据研究,UASB的负荷潜力可达到60公斤COD/立方米·)厌乳滤池仄氧滤池为填满l~l选一时石块的上流式消化器,石块作为生物量附着的固定表面,与好氧滴滤池相似。最近的研究一表明,生物量的主要部分并不是附着在石块填料上,图;带内部分离器而是疏松地存在于空隙的UASB示意图〔在絮凝体)中。将石块从滤器中取出或处于高水力负荷下时,生物量可毫无困谁地被洗去f、邃种消化器如使州高孔隙度(0.8、0.。)滇料,处理高浓度庄水时负荷已达到10~2。公斤COD/立方米’天⑦侄。国外已用来处理小麦淀粉废水等。上述急丫脚仁一卜系统消化器均要求保持一定量絮凝物浓度。保持r苟生韧量密度需要絮凝物有较高的沉降速度,转而就要求絮凝物大而重。据研究训娜,消化器内扰动少、营养分与微生物比例低、污泥中央杂有无机物、存在某些阳离子(C犷“、B+a“等)、减少气体捕获及丝状沉徒(污泥膨胀)、添:)j1絮凝剂、使用_仁流式生物消化器均有利于些成大而重的絮凝物(2.附着生长系统附着生长系统中的微生物依附在消化群中某些物体上生长。这样一可以提供较长的固体(微生物)滞留时间及充分适应的生物量,以防止水力滞留时间短时生物量被“洗脱”。恨据这种原理设计的消化器主要有庆氧膨胀床消化器(AAFEB)及流化床消化器(FBR)以及静态固定膜消化器(AFF).(王)膨胀床消化游这种消化器内填充细粒物质(约。.5毫米),生物量依附在这种能活动的载体颗粒上生长,形成一层微生物膜。颗粒一,叮以是PVC珠、离子交换树脂及多孔氧