用AWE和UASB厌氧发酵装置处理猪场废水效果的比较_徐静波

第10卷第2期太阳能学报Vol1989年4月AC丫AENERGIAESOLARISSINICAAPr.,No.21989用AWE和UASB厌氧发酵装置处理猪场废水效果的比较徐静波黄丹缨(中国科学院广州能源研究所)摘要本文报道了一种用于猪场废水处理的新型厌氧发酵反应器(AW)E。它不需外加动力就能进行间歇搅拌,并可防止浮渣增厚,加快发酵速度,提高产气量。在环境温度30℃,水力停留时间1天,处理COD浓度约为s000mg1/左右的猪粪水,AWE的池容产气率为1.81l/·d,COD去除率为85.5%,甲烷含量为76.8%。其池容产气率和COD去除率都比使用较普遍的UASB高提%左右。用这种新型的厌氧发酵装置处理大中型畜牧场的废水效果良好。前健犷.二书把大中型猪场的冲栏猪粪水中的有机物转换成沼气,既降低了COD浓度,减少环境污染,又解决了猪场部分能源需求,具有较大的效益。瑞典的Norrman博士用固定床反应器串连滴滤塔处理猪粪水,COD去除率为63%,TS降解率为21%,VS降解率为19%,当有机负荷为4一skgCOD/m,·d时,池容产气率为l一2m,/耐·d,甲烷含量为70形。我们研制了一种不用外加动力就能自行进行间歇搅拌的新型厌氧发酵反应器(AWE)帅,它可增加微生物与原料的接触,防止浮渣增厚,加快发酵速度,提高产气量。用该装置处理猪场废水,并与UASB装置作同步对比试验,结果表明,它是一个高效的发酵装置。试验材料和方法1.猪场废水大中型猪场的猪粪收集后,打扫猪栏和冲洗猪身的废水,其coD浓度较低,通常在5。。0mgl/左右,但可溶性有机物含量较高。试验用的废水取自广东省农科院畜牧研究所的猪场,在4℃的冷库里贮存备用。在试验期间,每星期测一次人料和出料的COD、有机酸浓度,定期测Ts和vs的含量。猪场废水成分见表l。从表1可看出,猪场废水中c0D与总有机酸浓度之比为3,5,COD与TS浓度之比为1.3一,COD与VS浓度之比为2.24。木文1988至卜2)了10日收至j{太阳能学报0卷表1猪场废水成分(mg八)总COD51562514一rsVS有机酸39001950249010501470808356总乙一丙24264一一酸酸é酸一酸2.试验装置及工艺流程AWE装置的直径为15cm,工作容积为201,用有机玻璃柱做成。装置附有一个自动控制系统,`白能根据设计的搅拌强度和频率进行间歇搅拌。由于试验条件所限,UASB装置的直径为7.SCm,工作容积为51,同样用有机玻璃柱做成,并附有一调节气室容积的小容器。料液从同一料箱通过各自的泵,从装置的底部进入,溢流从装置的上部排出。产生的沼气分别由湿式流量计计量。工艺流程见图1和图2。试验在30℃环境温度下进行。3.对比试验条件口22_3图1AWE工艺流程图1.泵,2.AwE装置,3.液体取样口,4.电子继电器,5.时间继电器,6.气体取样器,7.湿式流量计,8.电磁阀图2UASB工艺流程图1.泵,2.UASB装置,3.气室调节器,4.气体取样口,5.湿式流量计,6.液体取样口2期徐静波等:用AwE和uAsB厌氧发酵装置处理猪场废水效果的比较由于条件的限制,比较试验未能在相同的几何尺寸的反应装置中进行。在比较试验设计中,我们把厌氧发酵过程影响生物化学反应速度的操作条件置于相同的状态下,停留时间1天,试验条件详见表2。表2试验条件试验”置…一…一环境温度(oc)13。…30进料浓度(gCOD/1){4.2一6.114.2一6.1容积负荷率(gCOD/l·d),}4.2一6.1}4.2一6.1反应器表面负荷(cm乙c/m艺·h){4.7}·4.7了k为不彰留日汁阎`d)}!}1料液空塔谏度(cm/h)}4.了{4.7COD污泥负荷(gCOD/gVS)一0.063一0.092}0.063一0.092污泥层静J卜高度(enr)!31131有效工作容积(I)}20}5汉应器直径(em).15}7、5汉应器商发戈Cm,}120…120试验结果1.池容产气率和COO去除率由图3AWE和UASB装置的池容产气率随有机负荷变化的曲线可见,试验的第1至第20天,其水力停留时间为l天,第20至第30天,其水力停留时间为.05天。前20天,AWE的池容产气率高于UASB,并迅速拉开距离。20天后,由于AWE装置的水力停留时间过短,污泥流失(后面讨论),AWE池容产气率曲线向UASB的曲线靠拢。从该图还可看到,AWE和UASB的池容产气率都随有机负荷作相应的起伏变化。图4、图5分别表示AWE和UASB装置在水力停留时间l天(第1一20天)和停留时间0.5天(第20一30天)的COD去除率和池容产气率曲线。从图中看出,当停留时间为1天时,AWE的池容产气率和COD去除率都高于UASB;而当停留时间为0.5天时,由于A