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沼气知识

选择大中型沼气工程工艺要理好思路

文字:[大][中][小] 手机页面二维码 2017/12/22     浏览次数:    

  当今,评价大中型沼气工程有下述几个重要指标:①容积产气率;②稳定性;③投入产出比;④工程寿命。下面就从这几个方面对各种工艺的大中型沼气工程做一比较,谈谈选择大中型沼气工程工艺路线的思路:




  一、不同工艺技术厌氧消化器优缺点比较
  1、CSTR,即完全混合式消化器,它是当前用于污水处理的典型常规消化器,在该反应器里原料的进入和流出处于动态平衡状态,并且发酵液中的液体、固体和微生物处于混合状态,出水有机物浓度与反庆器内料液浓度相等。
  优点:①该反应器可以进入高悬浮固体(SS)含量的原料;②消化器内底物均匀分布,增加了底物与微生物的接触机会;③消化器内温度分布均匀;④进入消化器内的任何一点的抑制物质,会迅速分散保持在最低水平;⑤避免了堵塞、沟流和气体逸出不畅现象;
  缺点:①由于该消化器无法做到使SRT(固体滞留期)和MRT(微生物滞留期)在大于HRT(水力滞留期)的情况下运行,所需消化器体积较大;②要有足够的搅拌,所以能量消化耗较高;③生产用大型消化器难以做到完全混合;④出水底物浓度与反应器内底物浓度相等,底物流出该系统时未完全消化,微生物随出料而流失。
  2、HCPF,即塞流式消化器,是一种长方形的非完全混合式消化器,原料从一端进入,呈活塞式推移状态从另一端流出。由于消化器内沼气的产生,呈现垂直的搅拌作用,而纵向搅拌作用甚微。在进料端呈现较强的水解酸化作用,甲烷的产生随着向出料方向的流动而增强。由于该体系进料端缺乏接种物,所以要进行固体的回流。为减少微生物的冲出,在消化器内应设置挡板以有利于运行的稳定。
  优点:①不需要搅拌装置,结构简单,能耗低;②适用于高SS的废水处理,尤其适用于牛粪的消化,用于农场有较好的经济效益。
  缺点:①固体物可能沉淀于底部,影响反应器的有效体积,使HRT和SRT降低;②需要固体和微生物的再循环;③因该消化器面积/体积比值大,难以保持一致的温度,效率较低;④易产生厚的浮渣结壳。⑤最大单体容积只能为300立方米。
  3、UASB,即升流式厌氧污泥床,是目前发展最快的消化器,其特征是自下而上流动的污水穿流过膨胀的颗粒状的污泥床。消化器分为三个区,即污泥床、污泥层和三相分离器。
  优点:①除三相分离器外结构简单,没有搅拌装置和填料;②长的STR及MRT使其实现了很高负荷率;③颗粒污泥的形成使微生物天然固定化,增加了工艺的稳定性;④出水SS含量低;⑤适用于低SS含量废水的处理。
  缺点:①需要安装三相分离器;②需要有效的布水器,使进料能均布于消化器底部;③进水要求低SS含量;④在高水力负荷或高SS负荷时易流失固体和微生物,运行技术要求较高。
  4、USR,即升流式固体反应器,是一种结构简单而又造价低廉的反应器,它能自动形成比HRT较高的SRT和MRT,未反应生物固体和微生物靠自然沉淀滞留于反应器内,可进入高SS原料,如畜禽粪水和酒清废液等,而且不需要出水回流和气/固分离器。
  优点:在重力作用下,比重较大固体物与微生物靠自然沉降作用积累在反应器底部,使反应器内始终保持较高的固体量和生物量,即有较长的SRT和MRT。
  缺点:进料SS高于5~6%时易出现布水器堵塞;对含纤维素较高料液(如牛粪)应在发酵罐液面增加破浮渣设施。
  5、AF,即厌氧滤器,在实用上多用纤维或硬塑料作为支持物,使细菌附着于表面形成生物膜。当污水穿流过生物膜时,有机物被细菌利用而生成沼气。水流方向可以升流、降流,使可溶性污水快速转化。可以考虑用做两阶段厌氧消化的甲烷化阶段。不适用于高SS含量的进料,因为它们能很快堵塞该体系,生产上应用较少。
  优点:①低操作费用,不需要搅拌;②因有较高的效率,可缩小消化器体积;③微生物固着在惰性介质上,MRT相当长,微生物浓度高,运转稳定;④更能承受负荷的变化。
  缺点:①填料的费用较多(可达总造价的60%);②由于微生物的积累,增加了运转期间料液的阻力;③易产生堵塞和短路;④通常需要较长的启动期。
  各类工艺技术特点比较

  从上表可以看出,容积产气率CSTR、USR最优,HCPF最差。从优缺点叙述和实际使用看也是CSTR、USR最稳定。


  二、不同工艺成本和寿命分析
  都以钢筋混凝土作为材料为例,同样容积钢筋混凝土建筑造价基本差不多,差别在基础。HCPF工艺是长条结构,基础相对较长,造价较高。特别是,HCPF工艺基础若做不好极易产生池体断裂,一旦池体断裂就无法修复,造成工程报废。若都以钢筋混凝土为材料,寿命基本差不多。

  就钢结构的厌氧消化器而言,关键是防腐处理。据了解,有的施工单位不按规范要求操作,选用廉价的沥青做防腐涂料,一旦钢结构受腐操作,整套装置就成问题。


  三、想法建议
  通过对沼气工程各工艺比较,CSTR、USR工艺容积产气率最高,稳定性也好,成本和工程寿命都一样,所以,我们省大都选择这两种工艺。HCPF最科学的容积是300立方以下,太大会更易引起沉积和堵塞,并且浪费土地,这也限制了大规模发展。
  在工作中,我们也发现,有些业主和施工单位,擅自改变工程工艺,采用改良的HCPF隧道工艺,采用砖混结构,降低成本。这有各方面原因,但主要还是想偷工减料,基础也没有很好设计和施工,这样的工程安全和使用寿命都得不到保证,这是我们坚决不允许的。我们要求大中型沼气工程施工单位要严格按施工规范操作,确保工程质量。
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