2020年---厭氧消化工廠營運商BiogenGreenfinch行政總裁巴克 :將有百多座大型商用工廠在鄉村及市郊興建,每座工廠的成本至少要1000萬鎊。
---英國環境部 :這個行業可向近100萬個家庭提供足夠的能源
---德國興建1000座新工廠
2011.6.17---英國大力發展廚餘發電 首座厭氧消化工廠建成
---英國大型垃圾處理公司Biffa在斯塔福德郡坎諾克開設價值2400萬英鎊的全英國首座“超級”工廠。該工廠有兩個足球場大小,可以把12萬噸垃圾轉化成6兆瓦電力,足可在一天24小時給6000個家庭供電
2006年---欧盟商业运行的或正在建设的工厂数量达到124,垃圾处理量达到400万吨/年
---在欧洲国家厌氧发酵处理厂的收费35~50欧元/吨垃圾
2006年---法国Lille,年处理有机垃圾108600吨
2005年---欧盟约有74个工厂在运行,用于处理分类的有机生活垃圾或混装垃圾。
2000年---德国 Lemgo,年处理有机垃圾38000吨
1999年---欧盟有53个厌氧消化工厂年处理100万吨混合或分类的有机生活垃圾。
1999年---德国Heppenheim,年处理有机垃圾33000吨
1994年---BRV厌氧消化工艺在瑞士的Baar成功建设了第一个利用该工艺的有机垃圾处理厂,年处理有机垃圾18000吨
1919年---Biffa成立於溫布利由理查德亨利
http://www.biogen.co.uk/
BiogenGreenfinch
http://www.biffa.co.uk/
biffa
厌氧消化的优点是有机质经消化产生了能源,残余物可作肥料。厌氧消化开始用于废物处理,现在厌氧消化已应用于多个领域,如工业废水处理、城市垃圾的处理及潜在能源的开发、作燃料与动力、并且已建立了大规模的厌氧消化工厂。
厌氧消化的生化阶段
第Ⅰ阶段 水解产酸阶段
污水中不溶性大分子有机物,如多糖、淀粉、纤维素、烃类(烷、烯、炔等)水解,主要产物为甲、乙、丙、丁酸、乳酸;紧接着氨基酸、蛋白质、脂肪水解生成氨和胺,多肽等(所以有的书又把水解产酸分为二个阶段)。
第Ⅱ阶段 厌氧发酵产气阶段
第Ⅰ阶段产物甲酸、乙酸、甲胺、甲醇等小分子有机物在产甲烷菌的作用下,通过甲烷菌的发酵过程将这些小分子有机物转化为甲烷。所以在水解酸化阶段COD、BOD值变化不很大,仅在产气阶段由于构成COD或BOD的有机物多以CO2和H2的形式逸出,才使废水中COD、BOD明显下降。在酸化阶段,发酵细菌将有机物水解转化为能被甲烷菌直接利用的第1类小分子有机物,如乙酸、甲酸、甲醇和甲胺等;第2类为不能被甲烷菌直接利用的有机物,如丙酸、丁酸、乳酸、乙醇等,不完全厌氧消化或发酵到此结束。如果继续全厌氧过程,则产氢、产乙酸菌将第2类有机物进一步转化为氢气和乙酸。
第Ⅱ阶段生化过程是产甲烷细菌把甲酸、乙酸、甲胺、甲醇等基质通过不同途径转化为甲烷,其中最主要的基质为乙酸。
厌氧消化的发酵条件控制
营养与环境条件
厌氧要求有机物浓度较高,一般大于1000mg/L以上。所以厌氧适于处理高浓度有机废水和污泥处理。和好氧生物处理一样,厌氧处理也要求供给全面的营养,但好氧细菌增殖快,有机物有50~60%用于细菌增殖,故对N、P要求高;而厌氧增殖慢,BOD仅有5~10%用于合成菌体,对N、P要求低。 COD∶N∶P=200∶5∶1或C∶N=12~16 (好氧COD∶N∶P=100∶5∶1) 厌氧过程对环境条件要求比较严格: Ⅰ、氧化还原电位(φE)与温度 氧的溶入和氧化态、氧化剂的存在:Fe3+、Cr2O72-、NO3-、SO42-、PO43-、H+会使体系中电位升高,对厌氧消化不利。 高温消化——500~600mv,50~55℃ 中温消化——300~380mv,30~38℃ 产酸菌对氧还—还电位要求不甚严格+100~-100mv 产甲烷菌对氧还—还电位要求严格<-350mv Ⅱ、pH及碱度 pH主要取决于三个生化阶段的平衡状态,原液本身的pH和发酵系统中产生的CO2分压(20.3~40.5kpa),正常发酵pH=7.2~7.4,有机负荷太大,水解和酸化过程的生化速率大大超过产气速率。将导致水解产物有机酸的积累使pH下降,抑制甲烷菌的生理机能,使气化速率锐减,所以原液pH=6~8,发酵过程有机酸浓度不超过3000mg/L为佳(以乙酸计)。 HCO3-及NH3是形成厌氧处理系统碱度的主要原因,高的碱度具有较强的缓冲能力,一般要求碱度2000mg/L以上,NH3浓度50~200mg/L为佳。 Ⅲ、毒物——凡对厌氧处理过程起抑制和毒害作用的物质都可称为毒物,无机酸浓度不应使消化液pH<6.8;不应高于1500mg/L,其它阴离子浓度参见 P148表9-2。
工艺操作条件
Ⅰ、生物量——大小以污泥浓度表示,一般介于10~30gvss/L之间,为防止反应器中污泥流失,可采用装入填料介质使细菌附着挂膜,调节水流速度或污泥回流量。
Ⅱ、负荷率——表示消化装置处理能力的一个参数,负荷率有三种表示方法:
①容积负荷率——反应器单位有效容积在单位时间内接纳的有机物量kg/m3·d。
②污泥负荷率——反应器内单位重的污泥在单位时间内接纳的有机物量kg/kg·d。
③投配率——每天向单位有效容积投加的材料的体积m3/m3·d。
投配率的倒数为平均停留时间或消化时间,单位为d(天),投配率池可用百分率表示。
负荷率的影响:
①当有机物负荷率很高时,营养充分,代谢产物有机酸产量很大,超过甲烷菌的吸收利用能力,有机酸积累pH下降,是低效不稳定状态。
②负荷率适中,产酸细菌代谢产物中的有机物(有机酸)基本上能被甲烷菌及时利用,并转化为沼气,残存有机酸量仅为几百毫克/升。pH=7~7.5,呈弱碱性,是高效稳定发酵状态。
③当有机负荷率小,供给养料不足,产酸量偏少,pH>7.5是碱性发酵状态,是低效发酵状态。
Ⅲ、温度控制——发酵要求较高的温度,每去除8000mg/L的COD所产沼气,能使水温升高10℃,一般工艺设计中温消化30~35℃。
Ⅳ、pH的控制——当液料pH<6.5或高于8.0,则要调整液料pH。
pH<6.8~7,应减少有机负荷率,
pH<6.5,应停止加料,必要时加入石灰中和。
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