两相厌氧工艺的研究进展_工学论文范文.doc

两相厌氧工艺的研究进展摘要：传统的厌氧消化T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稈， 由于二菌种的特性有较大的差异，对条件的要求不同，无法使二者都处于最佳的生理状态,彩 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],它的木质 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 相和产中烷相成为两个独立的处理单元，各H形成产酸发酵微生物和产中烷发酵微生物的最 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 性关键词：两相厌氧研究进展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稈，由于二菌种的特性有较大的茅异，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],它的木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稈，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，使它们能够发挥各白最大的活性,较单相厌氧消化T艺的处理能力和效率大大提高⑵o Yeoh对两相厌氧消化丁•艺和单相厌氧消化丁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o. 168m3CII4/(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) 反丿应器的分工明确，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、重金属离了的毒性，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T•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废水 和污泥。

2两相厌氧T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，同时进行污泥制流)， 产甲烷相则采用其它类型的反应器[6]王了波、封克、张键采用两相CASB反应器处理含高浓度硫酸盐黑液，酸化相为& 871，的普 通升流式反丿M器，甲烷相为28. 75L的UASB反戒器，系统温度(35±1)°C当酸化相进水COD 为(6. 771 〜11. 057) g/ L ,S042-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]SH1-YILUN等采用两相UASB处理葡萄糖配水，OLR可达到54gCOD/ (L・d), CH 4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S042_去除率达到70%以上[9]胡锋平在常温25°C采川两相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・cl),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32017 KgCOD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废水。

实验结果表明:此系统在UBF与USAB的HRT分别 控制在5.95h和11.43h时,UBF与UASB的0LR （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]O2. 2相分离的方法（1）化学法在产酸相中投加甲烷菌的选择性抑制剂（如氯仿，四氯化碳等）来抑制产甲 烷细菌的生长，或向产酸反应器中供给一定最的氧气，调整反应器内的氧化还原电位，利用 产甲烷菌对溶解氧和氧化还原电位比较敏感的特点来抑制其在产酸相反应器中生长;或将产 酸反应器pH调在校低水平（5. 5-6. 5 Z间），利用中烷要求中性偏碱的的条件来保证产酸菌 在产酸反应器占主导地位；或采用通透有机酸的半透膜，使产酸相的末端产物只有有机酸才 能进入后续的产甲烷反应器，从而实现产酸相与产甲烷相分离2）动力学控制法 产酸 菌和产甲烷菌在生长速率上存在很大的差异[13],产酸菌的生长速率快，其世代时问短，一般在10^30min,而产甲烷菌的世代时间在4~6d, 因此控制反应的水力停胡时间在一个较短的范用内，可以使产甲烷菌来不及在产酸相反应器 停留就被水流带入产甲烷反应器。

通过动力参数（如有机负荷率、停留时间等）[14]的调控实现产酸菌和产甲烷菌的有效分离实验中最广范的应用就是将第一种方法的调pH与第二种方法结合起来，这样使较低的pH 对产中烷菌产生一定的抑制性，同时该反应器的IIRT很短，相应的SRT也较短，使得世代时 间较长的甲烷菌难以在其中生长起来3两相厌氧T艺的发展方向（1）针对不同的水质并结合备种新型高效厌氧反应器的特点进行产酸相和产甲烷相的组合成为新的研究方向进入90年代如文献[15]中所用的产酸反应器就是一种专利产品，处理效果很好;文献[16]中用填充床酸化反应器+UASB中烷化反应器有效地处理了啤酒废水和抗生索废水；针对水 解反应器HUSB和颗粒污泥膨胀床EGSB优缺点的互补，文献[17]中将二者纽成两相T艺成功地处理了悬浮性固体含量高的城市污水2） 温度两相厌氧工艺[1],是最近IOWA大学正在研究的一种新的两相厌氧T艺，它将高温厌氧消化和中温厌氧消化组合成一个处理工艺，可以充分发挥高温发酵速率快和去除致病菌能力强以及中温发 酵所具有的能量需求低和出水水质好的优势KAISER等人研究的温度两相厌氧生物滤池（TPAB）工艺是一种新的高速厌氧处理系统，它由一个高温厌氧生物滤池和一个中温厌氧滤池串联而成，能够形成一个具有两个温度段和两相的厌氧生物处理系统。

在相同的HRT和有机负荷下温度两相系统的运行效果要比单级的厌氧滤池好LUGBA等人也研究了温度两相厌氧T艺处理乳制品废水的可行性3） 一体化两相厌氧反应器的研究也是两相厌氧反应器的一个研究方向，通过反应器内部结构的精密设计，在同…反应器内形成产酸相、 产中烷相的合理搭配，在实现两相分离，消除二者Z间制约作用的基础上，增强二者Z间的 互补、协同作用反应器一体化的设计使得设备减少，节省工程占一地4结语两相厌氧消化丁艺为产酸菌和产甲烷菌提供了最佳的生理环境[18],发挥了它们各白最大的活性，因而具有比单相厌氧消化丁艺更高的处理能力和处理效率，有深入研究和推广应用的价值参考文献[1] 任南琪，王爱杰.厌氧生物技术原理与应用[M] •北京：化学工业出版社,2004. 73-75.[2] Jurgen OLES, Norbert DICIITL , IlansHermann NIEIIOFF. Full Sale Experience of Two Stage Thermophi1ic/Mesophi1ic Sludge Digestion [A]. Proc. 8thInternational Conf, on Anaerobic Digestion[C]. 1997, (2):224 - 231.[3] B G Yeoh. Two phase A naerobic Treatment of Can e-mo-lasses Alcohol Stillage [A]・ Proc. 8thInternation Conf, on Anaerobic Digestion[C]. 1997, (2):208 - 215.[4] Jules B , van Lier , et al. Anaerobic Treatment of Partly Acidified Waste Water in Two - stage Expanded Granular Sludge Bed (EGSB) Sytem at 8 °C [A] . Proc. 8thInternational Conf, on Anaerobic Digestion[C]. 1997, 2):86 -93.[5] 严月根.啤酒废水常温一相两相厌氧颗粒污泥床处理的对照研究[J].中国科学,1990, (8):304- 308.[6] 李刚，欧阳峰，杨立中，等.两相厌氧消化工艺的研究与进展[J]•中国沼气,2001, 19(2)： 25-28.[7] 王子波，封克，张键.两相UASB反应器处理含高浓度硫酸盐黑液[J].环境技 术,2003, (2): 38-40.[8] Shi-YiLun, Jin g Wu, Jia n Che n. An aerobic Was te Treatment: Effie ie nt Separati on of the Acid and Methanc Forming Phases Using Two UASB Reactors[J]. Process Biochemistry, 1995, 30(6):523-529.[9] 张振家王太平，谷成.两相UASB反应器处理糖蜜酒精糟液的试验研究[J].用水与废 水,2002, 33 (4):29-31.[10] 胡锋平.常温两相厌氧法处理养鸡场离心废水[J] •华东大学学报，2000, 17 (2): 51-54.[11 ] H. Bouallagui, M. Torri jos , J. J. Godonc, etc. Two-phases anaerobic digestion of fruit and vegetable wastes: bioreactors performance[J]・ Biochemical Engineering Jo。