厌氧消化工艺——按反应器型式分类

厌氧消化反应器的主体结构为顶盖、筒体和搅拌设备，因此可按照这三部分的差异进行分类。

按照顶盖型式分为固定盖、浮动盖和膜式盖，三种型式的顶盖主要对池容是否变化产生影响，其中固定盖顾名思义为盖固定不动，为定容式；浮动盖和膜式盖顶盖随池内沼气压力的高低变化而上下浮动，属于变容式。

按照筒体型式分为平底圆柱形、锥底圆柱形和卵形。平底圆柱形在欧洲应用较为普遍，其高度∶直径=1。这种平底对循环搅拌系统要求较为单一，多采用在池内多点安装的悬挂喷入式沼气搅拌技术。锥底圆柱形在我国应用较多，其中部高度∶直径=1，上下皆为圆锥体，下底坡度1.0～1.7，顶部坡度0.6～1.0，这类消化池有利于内循环，热量损失相对于平底圆柱形要小，搅拌系统可选择性好，存在的缺点是底部容积较大，易堆积砂料，需要定期进行清理。另外从结构上看，圆锥部分难以施工，且受力集中，需要特殊处理。卵形消化池是在锥底圆柱形的基础上进行的改进，该池形相对于上两类消化池有很多优点，如搅拌效果好，池底不容易板结；一定池容条件下，池体总表面积小，热量损失少；池顶部表面积小，易于去除浮渣和易于沼气收集；从结构上看，卵形结构受力好，节省建材。

按照搅拌方式分为气体搅拌、机械搅拌（提升式、叶桨式等搅拌机械）和污泥循环搅拌三大类。在气体搅拌中又分为蒸汽搅拌和沼气搅拌。蒸汽搅拌的特点是热效率高，但会增大污泥量；沼气搅拌是将沼气经压缩机压缩后，再经消化池内的喷嘴或喷管从消化池底部喷入池内来实现搅拌。机械叶轮搅拌（叶桨式）有涡轮桨叶搅拌和直板桨叶搅拌。污泥循环搅拌是一种在池中间带垂直导流管式机械搅拌的系统，消化污泥可以在导流管内外向上或向下混合流动，特点是搅拌效果好，池面浮渣和泡沫少。

在实际情况中有4种常用的厌氧消化工艺。

1）常规中温厌氧消化工艺　

此种工艺也成为普通或标准厌氧消化工艺，如图4-8所示。脱水污泥无需预热直接进入间歇式消化池内，系统通常不另设搅拌装置，而采用沼气搅拌。由于搅拌不够充分，消化池内的污泥分为三层漂浮污泥层、中部液体层和下部污泥层。由于消化池总体积仅很小一部分含有活性消化污泥，因此若要取得良好的污泥消化效果，需要很大的池容。此外，由于在消化池内环境条件不易控制，消化过程不稳定，效率低。因此，这一工艺几乎不用于初沉污泥的稳定化。

无加热和没有搅拌的低负荷消化池有时用于高负荷消化池之后，用于脱水前的污泥浓缩。在这种工艺中，初沉污泥被厌氧消化，二级消化池中发生显著的污泥浓缩现象。如果二级处理厂的剩余污泥与初沉污泥混合在一起消化，二级消化池固液分离效果很差。若初沉污泥与剩余污泥混合消化，在消化之前把污泥浓缩至4%～6%，二级消化池内的重力浓缩通常也非常困难。由于这些原因，目前多数设计者避免在剩余污泥消化后用二级消化池来浓缩消化污泥。

2）高负荷厌氧消化工艺　

高负荷厌氧消化是在研究证实可以控制消化池内环境条件的优点后发展起来的。其工艺见图4-9。高负荷消化池的特征是进料含固率高，具有加热和搅拌装置，进料速度稳定，消化稳定性高。高负荷消化池的消化时间为10～15d，约为常规中温厌氧消化时间的1/3，固体负荷提高4～6倍，通过合理的设计和操作，消化池容积可减少30%。

高负荷消化池既可用于中温消化过程也可用于高温消化过程，大部分消化池在中温条件下操作，需要的热能较少，过程稳定性更好。如存在难于消化的固体或油脂含量高，可采用高温消化。在高温操作条件下，可提高消化速率、减少消化池体积、增加病原微生物的杀灭率，但工艺稳定性变差，控制较困难。

高负荷消化通常设置有搅拌装置，以便达到规定百分比的活性（工作）体积，维持消化池内稳定的环境条件，避免冲击负荷和营养过剩与营养不足，改善消化过程的稳定性和消化效率。工作体积定义为消化池总体积减去用于砂石、浮渣积累和超高的体积余量。典型设计要求的工作体积为消化池总体积的85%～95%（即污泥占总体积的85%～95%）。