两相厌氧工艺的研究进展

时间：2007-02-05 来源： 作者：高艳娇 宋铁红 赵树立

传统的厌氧消化工艺中,产酸菌和产甲烷菌在单相反应器内完成厌氧消化的全过程，由于二菌种的特性有较大的差异,对环境条件的要求不同,无法使二者都处于最佳的生理状态,影响了反应器的效率。1971年Ghosh和Poland提出了两相厌氧生物处理工艺[1]，它的本质特征是实现了生物相的分离，即通过调控产酸相和产甲烷相反应器的运行控制参数，使产酸相和产甲烷相成为两个独立的处理单元，各自形成产酸发酵微生物和产甲烷发酵微生物的最佳生态条件，实现完整的厌氧发酵过程，从而大幅度提高废水处理能力和反应器的运行稳定性。

1 两相厌氧消化的特点

(1) 两相厌氧消化工艺将产酸菌和产甲烷菌分别置于两个反应器内，并为它们提供了最佳的生长和代谢条件,使它们能够发挥各自最大的活性,较单相厌氧消化工艺的处理能力和效率大大提高[2]。Yeoh对两相厌氧消化工艺和单相厌氧消化工艺进行了对比实验研究。结果表明：两相厌氧消化系统的产甲烷率为0.168m3CH4/(KgCODCr•d),明显高于单相厌氧消化系统的产甲烷率0.055m3CH4/(KgCODCr•d)[3]。

(2) 反应器的分工明确,产酸反应器对污水进行预处理,不仅为产甲烷反应器提供了更适宜的基质,还能够解除或降低水中的有毒物质如硫酸根、重金属离子的毒性,改变难降解有机物的结构,减少对产甲烷菌的毒害作用和影响,增强了系统运行的稳定性。

(3) 产酸相的有机负荷率高,缓冲能力较强,因而冲击负荷造成的酸积累不会对产酸相有明显的影响,也不会对后续的产甲烷相造成危害,提高了系统的抗冲击能力。

(4) 产酸菌的世代时间远远短于产甲烷菌,产酸菌的产酸速度高于产甲烷菌降解酸的速率[4,5],产酸反应器的体积总是小于产甲烷反应器的体积。

(5) 两相厌氧工艺适于处理高浓度有机污水、悬浮物浓度很高的污水、含有毒物质及难降解物质的工业废水和污泥。

2 两相厌氧工艺的研究现状

2．1 反应器类型

从国内外的两相厌氧系统研究所采用的工艺形式看，主要有两种：第一种是两相均采用同一类型的反应器,如UASB反应器,UBF反应器,ASBR反应器,其中UASB反应器较常用。第二种是称作Anodek的工艺，其特点是产酸相为接触式反应器（即完全式反应器后设沉淀池，同时进行污泥回流），产甲烷相则采用其它类型的反应器[6]。

王子波、封克、张键采用两相UASB 反应器处理含高浓度硫酸盐黑液,酸化相为8.87L 的普通升流式反应器,甲烷相为28.75L 的UASB反应器,系统温度(35±1)℃。当酸化相进水COD 为(6.771～11.057)g/ L ,SO42-为(5.648～8.669) g/ L,pH 值为5.5 时,整个系统COD去除率平均值为74.42 %，系统对负荷的冲击有较强的耐受能力[7]。

SHI-YILUN等采用两相UASB处理葡萄糖配水，OLR可达到54gCOD/ （L·d），CH4占沼气的90%，COD去除率为85%[8]。

张振家、王太平、谷成采用两相UASB 反应器处理糖蜜酒精糟液，试验结果表明：系统对废水中有机物及硫酸盐均有良好的去除效果，酸化反应器对SO42- 去除率达到70%以上 [9]。

胡锋平在常温25℃采用两相UBF 反应器对养鸡场离心废水进行处理,结果表明: 进水CODcr为18300mg/L , 系统容积负荷17.26 kgCOD/（m3·d）, 水力停留时间25.47 h, CODcr去除率为76.13% ,BOD5 去除率为87.76% , 产气率为0.410m3/kgCODcr[10]。

H．Bouallagui等采用两相ASBR反应器处理果蔬废水（FVW），COD去除率达96%，出水COD小于1500mg/L，可溶性SCOD小于400 mg/L，产烷产率为每320L/ KgCOD[11]。

孙剑辉、倪利晓采用的工艺为Anodek，他们将铁屑为填料的UBF 反应器作酸化相、以UASB 反应器作甲烷相，处理Zn5 - ASA 医药废水。实验结果表明:此系统在UBF 与USAB 的HRT 分别控制在5.95 h 和11.43 h 时,UBF 与UASB 的OLR(以COD 计) 分别高达58.44 和17.01 kg/ (m3·d) ,对SCOD和BOD5 的总去除率分别达90 %和95 %左右,具有系统运行稳定、处理效率高等优点 [12]。

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