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1、第38卷第5期东北农业大学学报38(5):702~7052007年10月JournalofNortheastAgriculturalUniversityOct.2007文章编号1005-9369(2007)05-0702-04固体有机废弃物厌氧发酵装置研究进展*夏吉庆,李文哲(东北农业大学工程学院,哈尔滨150030)摘要:文章在调查分析现有厌氧发酵设备的基础上,从我国高寒地区实际生产需要出发,提出了开发高效厌氧发酵设备的基本思路,主要是:产酸阶段和产甲烷阶段设备独立设置;产甲烷阶段采用厌氧滤器和三相分离器有机组合应用;采取有效的污泥回流和全程菌群富集技术以及有效的节能保温措施;加
2、强自动控制使设备高效稳定运行等。关键词:厌氧发酵装置;适应性;设计中图分类号:TH16文献标识码:A目前我国户用沼气池经过多年发展,技术1.1常规型反应器已经比较成熟。随着规模化养殖的不断扩大,常规型反应器包括常规反应器、完全混合式反近年来(80年代以后)我国开始发展大型沼气工应器和塞流式反应器(也称推流式反应器)。程,工业化的厌氧发酵设备在我国南方地区应1.1.1常规反应器用较多。这些工程多数采用全混合发酵工艺,常规反应器(也称常规沼气池)是一种结构简有的采用复合式反应器,不设保温和增温设施。单,应用广泛的工艺类型。该反应器无搅拌装置,由于这些设备和工艺不适宜常年在低温状态下原料
3、在发酵器内呈自然沉淀状态,一般分为4层。运行,所以没有在寒冷地区得到很好推广。另从上到下依次为浮渣层、上清液层、活性层和沉淀外,这些设备不能很好的适应高浓度物料的厌层,其中厌氧发酵微生物活动旺盛的场所只限于活氧发酵,容易发生堵塞,因此有必要设计出高性层内,多在常温条件下运行,容易出现浮渣层,效、稳定运行而且能够自动精确控制且不易堵效率较低。塞的系统。1.1.2完全混合式反应器为了使厌氧发酵设备在高寒地区得到较好的完全混合式反应器是以前使用最多,适用范围推广使用,本文在分析各种厌氧发酵设备研究进较广的一种反应器。展的基础上,探讨适应较高物料浓度和多种畜禽完全混合式反应器是在常规反应器
4、内安装了粪便需要的北方寒冷地区固体有机废弃物的厌氧搅拌装置,使发酵原料和微生物处于完全混合状发酵设备的设计思路。态,与常规反应器相比使活性区遍布整个发酵器,其效率比常规反应器有明显提高,曾经被称为高1目前应用于固体废弃物厌氧发酵设速反应器。该反应器常采用恒温连续投料或半连备的特点分析续投料运行。固体厌氧发酵设备经过国内外多年的研究与优点:该工艺可以处理高悬浮固体含量的原实践出现了多种的形式,优缺点分析如下。料;反应器内物料均匀分布,避免了分层状态,增加底物和微生物接触的机会;反应器内温度分布均收稿日期:2006-10-13匀;进入反应器内任何一点抑制物质,能够迅速分基金项目:国家自
5、然科学基金项目(20040224001)作者简介:夏吉庆(1954-),男,汉,安徽人,研究员,硕士,散保持在最低浓度水平,避免了浮渣结壳、堵塞、主要从事生物质能源利用研究。气体逸出不畅和沟流现象。*通讯作者E-mail:liwenzheq@163.com缺点:由于该反应器无法做到使SRT(固体滞第5期夏吉庆等:固体有机废弃物厌氧发酵装置研究进展·703·留期)和MRT(微生物滞留期)在大于HRT(水力滞1.3附着膜型反应器(AF)留期)的情况下运行,因而反应器体积较大,要有厌氧滤器属于附着膜型反应器的一种,又称为足够的搅拌,因而能量消耗高。生产用大型反应器厌氧滤池反应器或厌氧生物
6、滤池,分为升流式和降又难以做到完全混合,出水中容易带出固体物质,流式两种。该工艺是在反应器中加填料,以提供微微生物随出料而流失较多。生物生长的表面,其有机物的去除主要依靠填料表1.1.3塞流式反应器(也称推流式反应器)面的生物膜来完成,其填料多采用鲍尔环、塑料波塞流式反应器(简称PFR)也称推流式反应器,纹板、交叉流型滤料等。进水由底部进入装有填料是一种长方形的非完全混合式反应器。高浓度悬的反应器,在填料表面附着的以及由于填料截留的浮固体发酵原料从一端进入,经过一些挡板之后大量微生物的作用下,将进水中的有机物降解转化从另一端排出。由于反应器内沼气的产生,呈现成甲烷和二氧化碳等。沼气
7、与水从反应器顶部排垂直的搅拌作用,而横向搅拌作用甚微,原料在出,反应器中的生物膜也不断进行新陈代谢,脱落发酵器内的流动呈活塞式推移状态。在进料端,的生物膜随出水带走。呈现较强的水解酸化作用,甲烷的产生随着向出厌氧滤器的优点:依靠填料使反应器内拥有料方向的流动而增强。由于进料缺乏接种物,所大量附着的生物膜,微生物的固体停留时间长,以要进行固体回流。污泥停留时间可以超过100天,不宜流失,装置优点:不需要搅拌,池形结构简单,能耗低;内各种不同的微生物通过筛选作用,形成自然
