节能技术

纯干货|最全厌氧反应器汇总及其优劣探析

来源：北极星节能环保网

时间：2017-04-05 09:52:37 访问人数：8919

打印

大中小

　　食品、生物、化工等行业排放大部分废水都属于高浓度有机废水，仅利用常规的物化、生化处理较难达到处理目的，同时存在投资大，操作管理难，运行成本高等一系列问题。随着科研的不断深入，厌氧反应器作为一种高效的生物膜处理方法渐渐登上舞台，它主要是利用微生物与污水中的有机物接触吸附分解有机物，以达到有效处理有机废水、废弃物的目的。

　　“目前厌氧反应器的发展已经历了三代，本期小沼将对这三代最具代表性的厌氧反应器及其优劣势进行梳理，望对君从事有机废水、废弃物处理及大中型沼气工程的建设有所帮助!”

　　第一代厌氧反应器

　　第一代反应器以厌氧消化池为代表，废水与厌氧污泥完全混合，属低负荷系统。包括：常规厌氧反应器(CADT)、全混式反应器(CSTR)、厌氧接触消化器(ACP)等。

　　1常规厌氧反应器(CADT)

　　常规厌氧反应器也叫常规沼气池，是一种结构简单、应用广泛的工艺类型。

　　CADT结构图

　　该消化器无搅拌装置，原料在其中呈自然沉淀状态，一般分为4层，自上而下依次为浮渣层、上清液层、活性层和沉渣层，其中易于消化、活动旺盛的场所只限活性层，因而效率较低。

　　我国农村较为常见。

　　2全混式反应器(CSTR)

　　全混式消化器是在常规消化器中安装了搅拌装置，使得原料处于完全混合状态，因而，使得活性区域遍布于整个消化区，效率相比于常规消化器明显提高，故又称高效消化器。该消化器常采用恒温连续投料或半连续投料运行，适用于高浓度及含有大量悬浮固体原料的处理。

　　CSTR结构图

　　搅拌器工作原理

　　3厌氧接触消化器(ACP)

　　厌氧接触工艺反应器是完全混合式的，是在CSTR基础上进行了改进的一种较高效率的厌氧反应器。反应器排出的混合液首先在沉淀池中进行固液分离，污水由沉淀池上部排出，沉淀池下部的污泥被回流至厌氧消化池内。

　　ACP结构图

　　第二代厌氧反应器

　　第二代反应器可以将固体停留时间和水力停留时间分离，能保持大量的活性污泥和足够长的污泥龄，并注重培养颗粒污泥，属高负荷系统。包括：厌氧滤池(AF)、厌氧流化床和膨胀床反应器(AFBR)、升流式厌氧污泥床(UASB)、厌氧折流板反应器(ABR)等。

　　1附着膜型消化器

　　附着膜型消化器的特征是在反应器内安装有惰性支持物(又称填料)供微生物附着，并形成生物膜。进料中的液体和固体在穿过填料时，滞留微生物附着在生物膜内，并且在HRT相当短的情况下，可阻止微生物冲出。因其具有短的SRT而影响固体物的转化，这类反应器只适用于处理低浓度、低SS有机废水。这种消化器主要有厌氧滤器、流化床和膨胀床两种。

　　1)厌氧滤器(AF)

　　AF是采用填充材料作为微生物载体的一种高速厌氧反应器，厌氧菌在填充材料上附着生长，形成生物膜。生物膜与填充材料一起形成固定的滤床。厌氧滤床可分为上流式厌氧滤床和下流式厌氧滤床二种。

　　AF结构图

　　2)厌氧流化床和膨胀床反应器(AFBR)

　　流化床和膨胀床反应器属于附着生长型生物膜反应器，在其内部填有像砂粒一样大小的(半径0.2～0.5mm)惰性颗粒供微生物附着，如焦炭粉、硅藻土、粉炭灰和合成材料等，当有机污水自下而上穿过细小的颗粒层时，污水和所产气体的升流速度足以使介质颗粒呈膨胀或流动状态，每一个颗粒表面都被生物膜所覆盖，能支持更多的微生物附着，使MRT比HRT更长，因而使消化器具有更高的效率。

　　AFBR结构图

　　2上流式厌氧污泥床反应器(UASB)

　　UASB是目前发展最快的消化器之一，其特征是自下而上流动的污水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。分离器将气体分流并阻止固体物漂浮和冲出，使MRT比HRT大大增长，产甲烷效率明显提高，污泥床区平均只占消化器体积的30%，但80~90%的有机物在这里降解。

　　三相分离器是UASB厌氧消化器的关键设备，主要功能是气液分离、固液分离和污泥回流，但均由气封、沉淀区和回流缝组成。

　　UASB结构图

　　3厌氧折流板反应器(ABR)

　　在这种消化器里，由于挡板的阻隔使污水上下折流穿过污泥层。这样每个单元就相当于一个反应器，反应器的总数等于各反应器之和。我国前些年曾引起该型消化器，用来处理酒精废醪的丙酮丁醇废醪，但在实际应用过程中其效果一直欠佳。同时由于要造成折流，使得消化器结构复杂、施工难、造价高。目前难以在生产中获得广泛应用。

　　ABR结构图

　　第三代厌氧反应器

　　第三代反应器在将固体停留时间和水力停留时间相分离的前提下，使固、液两相充分接触，既能保持大量污泥又能使废水和活性污泥之间充分混合、接触，以达到真正高效的目的。包括：膨胀颗粒污泥床(EGSB)、内循环厌氧反应器(IC)、上流式污泥床过滤器(UBF)等。

　　1膨胀颗粒污泥床反应器(EGSB)

　　EGSB与UASB反应器的结构相似，不同的是EGSB反应器采用相当高的上流速度，因此，在EGSB反应器中颗粒污泥处于完全或部分“膨胀化”的状态，即污泥床的体积由于颗粒之间平均距离的增加而扩大。为了提高上升速度，EGSB反应器采用较大的高度与直径比和很大的回流比。

　　EGSB结构图

　　2内循环厌氧反应器(IC)

　　内循环厌氧反应器，是目前世界上效率最高的厌氧反应器。该反应器集UASB反应器和流化床反应器于一身，利用反应器内所产生沼气的提升力实现发酵料液的内循环。

　　IC结构图

　　3上流式污泥床反应器(UBF)

　　UBF反应器是有UASB和AF结构的复合式反应器。反应器的下面是高浓度颗粒污泥组成的污泥床，上部是填料及其附着的生物膜组成的滤料层。其突出优势是反应器上部空间所架设的填料，不但在其表面生长微生物，且在其空隙截留悬浮微生物，利用原有的无效容积增加了生物总量，防止生物量的突然洗出，且由于填料的存在，夹带污泥的气泡在上升过程中与之碰撞，加速了污泥与气泡的分离，从而降低了污泥的流失。

　　UBF结构图

　　其它几种厌氧消化器

　　1升流式固定床反应器(USR)

　　USR是一种结构简单、适用于高悬浮固体原料的反应器。原料从底部进入消化器内，与消化器里的活性污泥接触，使原料得到快速消化。未消化的生物质固体颗粒和沼气发酵微生物靠自然沉降滞留于消化器内，上清液从消化器上部溢出，这样可以得到比水力滞留期高得多的固体滞留期(SRT)和微生物滞留期(MRT)，从而提高了固体有机物的分解率和消化器的效率。在当前畜禽养殖行业粪污资源化利用方面，有较多的应用。许多大中型沼气工程，均采用该工艺。