5、有机废物厌氧生物转化：技术与能源模型解析

有机废物厌氧生物转化：技术与能源模型解析

1. 厌氧处理技术优势与反应器发展

厌氧处理系统在处理废水方面具有显著优势，尽管废水中污染物浓度存在波动，且厌氧过程速率相较于好氧过程较低，但现代厌氧系统的优势成功克服了这些问题。厌氧处理方法的一个重要优点是能减少过量污泥的产生（减少 3 - 10 倍），污泥稳定性好，还能通过产生的沼气获取额外能量。厌氧处理技术可在具有悬浮沉淀和附着生物量的反应器中实现。

厌氧反应器的发展和改进主要方向与好氧生物反应器类似，即寻找能确保装置中维持高剂量活性生物量的结构。UASB 和 EGSB 反应器利用颗粒活性污泥在这方面最为成功，近年来在世界范围内得到了广泛应用。颗粒污泥活性高、颗粒强度大且沉降性能好，装置核心处的污泥浓度可达 50 - 80 kg/m³，从而实现高容积负荷。然而，并非所有废水都能形成颗粒污泥，其形成和生长需要满足一些条件，如去除悬浮固体、达到一定程度的酸性发酵、控制废水在装置中的停留时间等。在附着生物量的反应器中，流化床负载反应器能成功提高生物量剂量。

2. 不同影响因素下的厌氧处理过程

2.1 反应器内增加压力

将消化器内压力提高到 0.15 MPa，可在更高负荷（2 - 3 倍）下实现良好的嗜热发酵性能，该技术在发酵高浓度沉积物时效果显著。当向消化器中供应压缩气体时，溶解二氧化碳浓度增加，它作为氢受体降低了氢分压，改善了分解乙酸的产甲烷菌的生存条件，从而提高了甲烷产量。增加二氧化碳浓度可通过引入烟道气或提高消化器内压力来实现。

厌氧高压消化（AHPD）新技术可在不干扰工艺的情况下获得甲烷含量约 95% 的气体。在 AHPD 概念中，产甲烷生物量在反应器内产生压力，