揭開厭氧發(fā)酵罐神秘面紗

揭開厭氧發(fā)酵罐的神密(shénmì)面紗濟寧市弘景環(huán)保設(shè)備(shèbèi)有限公司精品資料前言(qiányán)厭氧發(fā)酵罐最早最簡便的方法是制作一個幾十到幾百個立方的發(fā)酵池。畜禽類糞便是中國環(huán)境發(fā)展的主要問題之一，在這個泱泱大國內(nèi)養(yǎng)殖業(yè)蓬勃發(fā)展。糞便的主要成分為有機質(zhì)，氮，磷，鉀為主要成分是一種能被種植業(yè)用作土壤肥料(féiliào)來源的有價值資源。如農(nóng)業(yè)部估計2000年中國畜禽糞便產(chǎn)生量為36.40億噸;而國家環(huán)境保護總局通過對規(guī)模化畜禽養(yǎng)殖場調(diào)查而估計的1999年中國畜禽糞便產(chǎn)生量為19億噸。精品資料環(huán)境污染(huánjìngwūrǎn)，厭氧發(fā)酵回收能源畜禽類糞便以及城市生活垃圾有機物含量高、含水量大等特點是厭氧生物發(fā)酵的基礎(chǔ)(jīchǔ)。厭氧發(fā)酵法處理畜禽類糞便和城市生活垃圾的方法不但可以回收能源，而且不帶來二次污染或二次污染容易控制，發(fā)酵產(chǎn)物還可以作為土壤改良劑，有機肥，化肥。近年來，畜禽類糞便和城市垃圾厭氧發(fā)酵處理越來越受到各國研究人員與工業(yè)界的重視。由于厭氧消化技術(shù)低能耗，且回收沼氣作為能源等優(yōu)點，此項技術(shù)成為環(huán)境工程界研究的熱點。厭氧反應器按照工藝特點分為三代精品資料第一代厭氧反應器厭氧消化最早應用于廢水處理的初級階段。1881年法國Mouras的自動凈化器；1891年英國Moncriff的裝有填料的升流式反應器。1905年，德國的Imhoff池(又稱隱化池、雙層沉淀池)。隨著活性污泥法、生物濾池等好氧生物處理工藝的開發(fā)(kāifā)和推廣應用，厭氧生物處理被認為是效率低、HRT長、受溫度等環(huán)境條件的影響大，因此處于一種被遺棄的狀態(tài)；但另一方面，由于好氧生物處理工藝的廣泛應用，產(chǎn)生大量的剩余污泥，其穩(wěn)定化處理的主要手段是厭氧消化，這是第二階段的主要特征；1927年，首次在反應器中加上了加熱裝置，使產(chǎn)氣速率顯著提高；隨后，又增加了機械攪拌器，反應速率進一步提高；50年代初又開發(fā)(kāifā)了利用沼氣循環(huán)的攪拌裝置；帶加熱和攪拌裝置的反應器被稱為高速反應器。精品資料第二代厭氧反應器必須具備：體系內(nèi)能夠保持大量的活性厭氧污泥；微生物和有機質(zhì)良好(liánghǎo)傳質(zhì)。20世紀70年代人們成功用生物膜固定化技術(shù)確保體系在高有機和水力負荷時仍能保持較高濃度的厭氧污泥。如厭氧濾池(AnaerobicFilter,AF)、厭氧流化床(AnaerobicFluidizedBed，AFB)反應器、上流式厭氧污泥床(Up-flowAnaerobicSludgeBed，UASB)等。此階段共同特點是可實現(xiàn)泥水分離，固體停留時間可以長達上百天，而水力停留時間縮短到幾天。容積負荷可達到8~10kgCOD／(m3·d）。 精品資料第三代厭氧反應器第二代厭氧反應器大大提高了處理負荷，但在運行中仍然存在短流、死角和堵塞等一些問題。為促進厭氧微生物與有機質(zhì)的混合與接觸，提高處理負荷和效率，近年來人們(rénmen)繼續(xù)研發(fā)了第三代反應器[15]。為了在厭氧反應器內(nèi)獲得進水和被保持污泥之間的良好接觸，獲得高的攪拌強度，第三代厭氧反應器采用高的反應器或采用出水回流，獲得高的上升流速。代表為厭氧顆粒污泥膨脹床(EGSB)、厭氧內(nèi)循環(huán)反應器(IC)，其容積負荷超過10kgCOD／(m3·d)目前尚處于開發(fā)階段，工程化應用較少。精品資料厭氧發(fā)酵的基本原理兩段理論將厭氧消化過程分成兩個階段，即酸性發(fā)酵階段和堿性發(fā)酵階段。在分解初期，產(chǎn)酸菌的活動占主導地位，有機物被分解成有機酸、醇、二氧化碳、氨、硫化氫等，由于有機酸大量積累，pH隨之下降，故把這一階段稱作酸性發(fā)酵階段。在分解后期，產(chǎn)甲烷細菌占主導作用，在酸化發(fā)酵階段產(chǎn)生的有機酸和醇等被產(chǎn)甲烷細菌進一步分解產(chǎn)生4CH和2CO等。由于有機酸的分解和所產(chǎn)生的氨的中和作用，使得pH迅速上升，發(fā)酵從而進入第二個階段——堿化發(fā)酵階段。到堿性發(fā)酵后期，可降解有機物大都已經(jīng)被分解，消化過程也就趨于完成。厭氧消化利用的是厭氧微生物的活動，可產(chǎn)生生物氣體，生產(chǎn)可再生能源，且無需氧氣的供給，動力消耗(xiāohào)低；但缺點是發(fā)酵效率低、消化速率低、穩(wěn)定化時間長精品資料發(fā)酵(fājiào)兩階段

精品資料發(fā)酵罐產(chǎn)生沼氣(zhǎoqì)的幾大要素1、溫度溫度是影響厭氧微生物生命活動過程的重要因素。溫度主要通過對厭氧微生物細胞內(nèi)某些酶的活性的影響，進而影響微生物的生長速率和微生物對基質(zhì)的代謝速率，所以溫度與有機物的處理效率和污泥的產(chǎn)生有關(guān)。溫度通過影響有機物在生化反應中的流向和某些中間產(chǎn)物的形成以及各種物質(zhì)在水中的溶解度進而影響到沼氣的產(chǎn)量和成分等；溫度還可能會影響剩余污泥的成分與形狀；在有機固廢厭氧生物處理裝置和設(shè)備的運行中要維持一定的反應溫度又與能耗和運行成本有關(guān)。厭氧處理工藝一般分為常溫（10~34℃）、中溫（35~40℃）、高溫（50~55℃）三種。由于中溫菌（特別(tèbié)是產(chǎn)甲烷菌）種類多，易于培養(yǎng)馴化、活性高，因此厭氧處理常采用中溫消化。而中溫或高溫厭氧消化允許的溫度變動范圍為（1.5~2.0）℃。當有3℃的變化時，就會抑制消化速率，有5℃的急劇變化時，就會突然停止產(chǎn)氣，有機酸大量積累而破壞厭氧消化。發(fā)酵罐溫度的控制依靠夾套或蛇管，通過向夾套或蛇管通入熱水或冷水控制發(fā)酵溫度。一般情況下，大型發(fā)酵罐在發(fā)酵過程中不需要加熱，因為發(fā)酵過程中會產(chǎn)生了大量的熱，需要冷卻的情況較多。通過手動調(diào)節(jié)或自動控制，將冷卻水通入發(fā)酵罐的夾層或蛇管中，經(jīng)過熱交換降低溫度。但在夏天，外界氣溫較高，冷卻水的溫度也高，導致冷卻效果不好，此時可采用冷凍鹽水進行降溫精品資料2、pH值控制微生物生長都有其適宜的pH范圍。大多數(shù)細菌生長適宜的pH是6.0~7.5，真菌生長適宜的pH是4~6，放線菌生長適宜的pH是7~8。發(fā)酵過程中的pH是微生物在一定環(huán)境條件下代謝活動的綜合性指標，是一個重要的發(fā)酵參數(shù)。pH對發(fā)酵的影響如下。①pH影響酶的活性，當pH抑制(yìzhì)或激活菌體中某些酶的活性時，可使菌體的代謝途徑發(fā)生某些改變。②pH影響微生物細胞膜的帶電狀況，從而使膜的透性發(fā)生改變，影響微生物對營養(yǎng)物吸收及代謝產(chǎn)物的分泌。③pH可影響培養(yǎng)基中某些營養(yǎng)物質(zhì)的可給性，從而影響微生物對這些物質(zhì)的利用。④pH可改變培養(yǎng)基的氧化還原條件。⑤pH影響產(chǎn)物的穩(wěn)定性。⑥pH也會影響某些微生物的形態(tài)。pH值大約在7~8之間，4~5天左右降至最低值4左右，然后開始震蕩回升精品資料pH值線性曲線圖精品資料3、厭氧環(huán)境(huánjìng)厭氧消化最顯著的一個特點是有機物在無氧的條件下被某些微生物分解，最終轉(zhuǎn)化成4CH和2CO。產(chǎn)酸階段微生物大多數(shù)是厭氧菌，需要在厭氧的條件下才能把復雜的有機物分解成簡單的有機酸等。而產(chǎn)氣階段的細菌是專性厭氧菌，氧對產(chǎn)甲烷細菌有毒害作用，因而需要嚴格的厭氧環(huán)境。判斷厭氧程度可用氧化(yǎnghuà)還原電位（Eh）表示。當厭氧消化正常進行時，Eh應維持在-300mV左右。精品資料發(fā)酵罐的設(shè)計方案1、調(diào)節(jié)池打漿后的秸稈自流進入調(diào)節(jié)池與回流沼液進行混合，同時補充一定量生活水，攪拌均勻，進行增溫后利用自動耦合泵泵入高效(ɡāoxiào)厭氧消化罐。池體為鋼混結(jié)構(gòu)，內(nèi)部作防水處理，池內(nèi)設(shè)槳式立軸攪拌器，使原料混合均勻，避免秸稈上浮精品資料發(fā)酵罐的設(shè)計方案2、厭氧消化罐反應器設(shè)置混料循環(huán)泵，使反應器底部的菌種回流(huíliú)至反應器頂部，利用噴淋技術(shù)使得發(fā)酵菌種同新進的物料充分接觸混合，提高發(fā)酵啟動效率；利用沼氣回流(huíliú)泵將沼氣回流(huíliú)至反應器中下部分布器中，使得反應器內(nèi)物料混合均勻，并使反應器內(nèi)料液溫度均勻，保證高效穩(wěn)定產(chǎn)氣精品資料發(fā)酵罐的設(shè)計方案3、采用中溫發(fā)酵，利用市政地暖供熱系統(tǒng)進行原料預熱和增溫，以維持(wéichí)中溫厭氧消化的條件，并使晝夜溫差不超過1℃。罐內(nèi)有換熱系統(tǒng)，罐體采用聚氨酯發(fā)泡加彩鋼板進行保溫，最大可能的減少厭氧消化溫度的降低。罐體為搪瓷鋼板結(jié)構(gòu)精品資料發(fā)酵罐工藝流程(ɡōnɡyìliúchénɡ)圖

精品資料總結(jié)(zǒng