生物降解厭氧反應(yīng)器是利用厭氧微生物的代謝特性,在無(wú)氧條件下將有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化為甲烷、二氧化碳等物質(zhì)的裝置,其組成部分通常包括以下幾個(gè)關(guān)鍵部分,各部分協(xié)同作用以確保厭氧消化過(guò)程的高效進(jìn)行:
一、反應(yīng)器主體結(jié)構(gòu)
容器殼體:
材質(zhì):多采用碳鋼、不銹鋼或鋼筋混凝土,需具備良好的密封性(防止氧氣進(jìn)入和沼氣泄漏)、耐腐蝕性(抵抗厭氧過(guò)程中產(chǎn)生的酸性物質(zhì))和保溫性能。
形狀:常見(jiàn)圓柱形(立式或臥式),結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)便于物料混合和沼氣收集,容積根據(jù)處理規(guī)模從幾十立方米到數(shù)千立方米不等。生物降解厭氧反應(yīng)器組成
頂蓋與底部結(jié)構(gòu):
頂蓋:密封式設(shè)計(jì),設(shè)有沼氣收集管、檢修口、壓力表接口等;部分反應(yīng)器頂蓋可升降,以適應(yīng)產(chǎn)氣波動(dòng)。
底部:通常設(shè)計(jì)為錐形或斜底,便于污泥沉積和排出,部分底部設(shè)布水系統(tǒng),確保進(jìn)水均勻分布。
二、進(jìn)料與預(yù)處理系統(tǒng)
進(jìn)料裝置:
包括進(jìn)料泵、管道和布水器,將待處理的有機(jī)廢水或固液混合物(如污水廠污泥、餐廚垃圾)輸送至反應(yīng)器內(nèi)。
布水器需保證進(jìn)料均勻分布,避免局部負(fù)荷過(guò)高,常見(jiàn)形式有多點(diǎn)布水、穿孔管布水等。
預(yù)處理單元(可選):
篩分:去除大顆粒雜質(zhì)(如塑料、纖維),防止管道堵塞。
破碎與均質(zhì)化:將固體廢棄物破碎成小顆粒,提高微生物接觸面積(如餐廚垃圾預(yù)處理)。
調(diào)節(jié)池:調(diào)節(jié)進(jìn)水的 pH 值、溫度、濃度,使其符合厭氧反應(yīng)要求(如 pH 控制在 6.5-8.0,溫度根據(jù)工藝類型調(diào)整)。
三、攪拌系統(tǒng)
作用:促進(jìn)物料與微生物充分混合,避免沉淀分層,提高傳質(zhì)效率,均勻溫度和底物濃度。
類型:
機(jī)械攪拌:
槳式、推進(jìn)式或渦輪式攪拌器,安裝于反應(yīng)器內(nèi)部或側(cè)面,通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)。
優(yōu)點(diǎn):混合效果好,適用于高濃度懸浮液;缺點(diǎn):能耗較高,機(jī)械部件可能磨損。
沼氣攪拌:
利用反應(yīng)器產(chǎn)生的沼氣經(jīng)壓縮機(jī)加壓后,通過(guò)底部布?xì)夤艿绹娚?,形成氣泡帶?dòng)物料循環(huán)。
優(yōu)點(diǎn):能耗低,同時(shí)可利用沼氣資源;缺點(diǎn):需配備沼氣儲(chǔ)存和壓縮設(shè)備。
水力攪拌:
通過(guò)進(jìn)水或循環(huán)液的流速推動(dòng)物料流動(dòng),適用于流動(dòng)性較好的廢水(如 UASB 反應(yīng)器)。
優(yōu)點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,無(wú)機(jī)械部件;缺點(diǎn):混合效果相對(duì)較弱。
四、沼氣收集與處理系統(tǒng)
沼氣收集裝置:
頂蓋下方設(shè)集氣室,通過(guò)沼氣收集管將產(chǎn)生的沼氣導(dǎo)出,管道需傾斜布置,防止冷凝水積聚。
集氣室設(shè)氣液分離器,去除沼氣中的水分和雜質(zhì)。
沼氣處理單元:
脫硫:沼氣中含硫化氫(H?S),需通過(guò)干法(氧化鐵脫硫劑)或濕法(化學(xué)吸收)去除,防止管道腐蝕和后續(xù)利用時(shí)的毒性問(wèn)題。
脫水:通過(guò)冷凝、干燥等方式去除沼氣中的水分,提高甲烷純度。
儲(chǔ)存與利用:沼氣可儲(chǔ)存于氣柜,用于發(fā)電、供熱或提純?yōu)樯锾烊粴猓▔嚎s天然氣 CNG)。
五、溫度控制與保溫系統(tǒng)
溫度控制:
厭氧反應(yīng)對(duì)溫度敏感,常見(jiàn)工藝溫度范圍:
中溫工藝:30-40℃(如 35℃左右,適用于多數(shù)廢水處理)。生物降解厭氧反應(yīng)器組成
高溫工藝:50-60℃(如 55℃,處理效率高,殺菌效果好,適用于高濃度有機(jī)廢水或污泥)。
加熱方式:
蒸汽加熱:通過(guò)反應(yīng)器內(nèi)部或外部的加熱盤(pán)管通入蒸汽。
電加熱:適用于小型反應(yīng)器,能耗較高。
熱水循環(huán):利用外部熱水鍋爐或余熱(如發(fā)電尾氣)加熱進(jìn)水或反應(yīng)器殼體。
保溫系統(tǒng):
反應(yīng)器殼體外敷設(shè)保溫材料(如聚氨酯、巖棉),減少熱量損失,維持穩(wěn)定反應(yīng)溫度。