UASB、EGSB和IC三种厌氧反应器比较

UASB、EGSB和IC是在高负荷有机废水处理中常见的三种厌氧反应器。这三种反应器结构不同，处理能力各异，本文将对这三种厌氧反应器进行详细比较，分别说一说他们的优缺点。

厌氧生物处理的基本原理

厌氧生物处理，就是利用厌氧微生物的代谢特性,将废水中有机物进行还原,同时产生甲烷气体的一种经济而处理技术。废水厌氧生物处理技术（厌氧消化），就是在在无分子氧条件下，通过厌氧微生物的作用，将废水中的各种复杂有机物分解转化成甲烷和二氧化碳等。厌氧与好氧过程的根本区别，就是不以分子态氧作为受氢体，而以化合态的氧、碳、硫、氢等作为受氢体。

COD→(微生物)CH4+CO2+H2O+H2S+NH3+微生物

国内外发展现状

沼气是有机物在厌氧条件下经微生物的发酵作用生成的一种可燃性混合气体，其主要成分是甲烷和二氧化碳，通常情况下甲烷（CH₄）约占60%左右，二氧化碳（CO₂）约占40%左右，此外还有少量氢气（H₂）、氮气（N₂）、一氧化碳（CO）、硫化氢（H₂S）和氨气（NH₃）等。沼气的安全等级是二级。

国外的沼气技术以欧洲最为发达，尤其是丹麦和德国，大多数采用有机废弃物为原料，经粉碎后进行高浓度物料的CSTR全混式厌氧发酵，沼气绝大部分用于热电联产（CHP），电能直接并网，沼液施用农田。单位有效消化器罐容最高产气量可达5～7m³/(m³·d),产气效率是国内的2－5倍，有完善的立法和管理，具备市场化推广和运作的条件，有明显的环境效益和社会效益。

我国从90年代初开始，截止到2004年底，畜禽养殖场运行的大、中型沼气工程约2,000处，年处理畜禽粪便约4,500万吨。大中型沼气工程应用较多的是USR工艺，小部分采用HCF和UASB工艺，USR工艺单位有效消化器罐容产气量在0.4～1.5m³/(m³·d),难以在冬季正效益运行，尤其在北方地区，全年属于微利甚至亏损运行，整体上不具备市场化推广条件。

目前，国内一些沼气工程公司开始对欧洲技术进行引进并二次开发，并在国内开始建立大、中型示范工程，初步证明采用先进的CSTR工艺是未来的发展趋势，具有很好的市场推广前景。尤其是我国政府对沼气工程每年投入大量的资金扶持，各级地方政府也纷纷出台政策响应，世界银行和亚洲发展银行等国际金融组织，也加大了对中国沼气工程建设的投资力度，以亚洲发展银行为例，二期沼气工程贷款项目总数达200个以上，涉及到的工程建设总规模在1.5亿美金以上，总体上看我国的大型沼气工程建设面临前所未有的发展机遇。

主要工艺简介:

升流式厌氧污泥床（upflow anaerob sludge blanket，简称 UASB）

UASB工作原理：废水中的有机污染物在厌氧条件下经微生物降解，转化成甲烷、二氧化碳等，所产气体（沼气）含甲烷大于50%，可作为能源再次利用，主要用于周围户用、锅炉燃烧等，既可去除有机污染物，又可回收能源。其工艺流程是先对养殖场污水进行固液分离，废水首先被尽可能均匀的引入UASB反应罐（污泥反应区、气液固三相分离器包括沉淀区和气室三部分组成）底部，污水在厌氧状态下反应，分解有机物，产生沼气。通过气、液、固三相分离器，可使反应罐中保持高活性及良好的沉淀性能的厌氧微生物，经分离污泥颗粒将沉淀到污泥床的表面，气体进入集气室。出水往往需进一步好氧处理，进行达标排放。是一种以环保治理为主，生产能源为辅的能源环保型沼气工程工艺。

UASB反应罐工艺原理图

完全混合式厌氧消化器（completestirredtankreactor，简称CSTR）

CSTR工艺流程是先对各类畜禽粪便及其它有机物进行粉碎处理，调整进料TS浓度8～13%范围内，进入CSTR反应罐后，CSTR反应罐采用下进料上出料方式，并带有机械搅拌，产气率视原料和温度不同在0.8～5.0之间。沼渣沼液COD浓度和TS浓度含量高，一般不经固液分离即可直接用于农田施肥，是典型的能源生态型沼气工程工艺。采用CSTR工艺产生的沼气如进行热电联产(CHP)，热能输出部分可满足大部分北方地区冬季的原料加热要求，不需外来能源加热。

CSTR工艺流程图

内循环厌氧反应罐（internal circulation，简称）IC（internal circulation）反应罐,是新一代高效厌氧反应罐，即内循环厌氧反应罐，相似由2层UASB反应罐串联而成，用于有机高浓度废水，如，玉米淀粉废水、柠檬酸废水、啤酒废水、土豆加工废水、酒精废水。

工作原理：它相似由2层UASB反应罐串联而成。按功能划分，反应罐由下而上共分为5个区：混合区、第1厌氧区、第2厌氧区、沉淀区和气液分离区。

混合区：反应罐底部进水、颗粒污泥和气液分离区回流的泥水混合物有效地在此区混合。

第1厌氧区：混合区形成的泥水混合物进入该区，在高浓度污泥作用下，大部分有机物转化为沼气。混合液上升流和沼气的剧烈扰动使该反应区内污泥呈膨胀和流化状态，加强了泥水表面接触，污泥由此而保持着高的活性。随着沼气产量的增多，一部分泥水混合物被沼气提升至顶部的气液分离区。

气液分离区：被提升的混合物中的沼气在此与泥水分离并导出处理系统，泥水混合物则沿着回流管返回到最下端的混合区，与反应罐底部的污泥和进水充分混合，实现了混合液的内部循环。

第2厌氧区：经第1厌氧区处理后的废水，除一部分被沼气提升外，其余的都通过三相分离器进入第2厌氧区。该区污泥浓度较低，且废水中大部分有机物已在第1厌氧区被降解，因此沼气产生量较少。沼气通过沼气管导入气液分离区，对第2厌氧区的扰动很小，这为污泥的停留提供了有利条件。

沉淀区：第2厌氧区的泥水混合物在沉淀区进行固液分离，上清液由出水管排走，沉淀的颗粒污泥返回第2厌氧区污泥床。

从IC反应罐工作原理中可见，反应罐通过2层三相分离器来实现SRT>HRT，获得高污泥浓度；通过大量沼气和内循环的剧烈扰动，使泥水充分接触，获得良好的传质效果。

IC厌氧反应罐工艺原理图

                                                         沼气工艺比选表

我司厌氧发酵罐重点案例展示