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/ (Ld),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/(m3d), 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/ (m3d) ,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]。