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強效率IC厭氧反應(yīng)器

IC厭氧反應(yīng)器的基本原理及點

1.1IC厭氧反應(yīng)器的基本原理

IC厭氧反應(yīng)器由兩個UASB反應(yīng)器上下疊加串聯(lián)而成，其高度可達(dá)16～25m，高徑比一般為4～8，主要由5個部分組成：布水區(qū)、*反應(yīng)室、二反應(yīng)室、內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)和出水區(qū)，其中內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)是IC工藝的核心結(jié)構(gòu)。IC厭氧反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖如下。

廢水入反應(yīng)器底部的混合區(qū)，并與來自回流管的內(nèi)循環(huán)泥水混合液充分混合后進(jìn)入*反應(yīng)室進(jìn)行污染物的生化降解，此處的COD容積負(fù)荷很高，大部分進(jìn)水COD在此處被降解，并產(chǎn)生大量沼。沼由下層三相分離器收集，并沿著回流管上升。沼上升的同時把*反應(yīng)室的混合液提升至IC厭氧反應(yīng)器部的液分離器，沼在此處與泥水分離并被導(dǎo)出反應(yīng)器。泥水混合物則沿著回流管返回反應(yīng)器底部，并與進(jìn)水充分混合進(jìn)入*反應(yīng)室，形成內(nèi)循環(huán)。經(jīng)過*反應(yīng)室處理過的污水，會自動進(jìn)入二反應(yīng)室繼續(xù)處理。產(chǎn)生的沼由二反應(yīng)室的集罩收集，通過提升管進(jìn)入液分離器。二反應(yīng)室中的混合液在沉淀區(qū)進(jìn)行固液分離，處理過的上清液由出水管出，沉淀的污泥可自動返回到二反應(yīng)室。

1.2IC厭氧反應(yīng)器的工藝特點

IC厭氧反應(yīng)器獨的內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)，加強了廢水中機物和顆粒污泥間的傳質(zhì)，從而大幅提高了反應(yīng)器的COD容積負(fù)荷，IC厭氧反應(yīng)器的機負(fù)荷是普通UASB反應(yīng)器的3倍左右，同時反應(yīng)器在去除效果的條件下，能達(dá)到較低的水力停留時間。IC厭氧反應(yīng)器實際上是一種殊的提式反應(yīng)器，其提升動力源自反應(yīng)器中的自產(chǎn)沼，這樣反應(yīng)器不必通過外力實現(xiàn)強制循環(huán)，節(jié)省了能耗。反應(yīng)器中內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)的形成使得反應(yīng)器內(nèi)*反應(yīng)室的實際水量遠(yuǎn)大于水量，內(nèi)循環(huán)水稀釋了進(jìn)水，提高了反應(yīng)器的抗沖擊能力和酸堿調(diào)力。在處理相同的廢水時，IC厭氧反應(yīng)器的容積負(fù)荷是普通UASB的4倍左右，因此其所需的體積僅為UASB的1/4～1/3，利于節(jié)省基建投資，而且IC厭氧反應(yīng)器具很大的高徑比，占地面積非常小。

2  IC厭氧反應(yīng)器的啟動

由于目前已建立了許多性UASB裝置，所以可以采用UASB反應(yīng)器的顆粒污泥作為IC厭氧反應(yīng)器啟動時的接種污泥。當(dāng)采用UASB反應(yīng)器的接種污泥作為IC厭氧反應(yīng)器的接種污泥時，則從UASB反應(yīng)器的顆粒污泥演變?yōu)镮C厭氧反應(yīng)器的顆粒污泥，一般需要1～2個月的啟動過程。丁麗麗等[4]采用UASB中的顆粒污泥接種IC厭氧反應(yīng)器處理人工合成廢水，反應(yīng)器初次啟動在40天內(nèi)完成?？撕频炔捎米孕性O(shè)計的一套IC厭氧反應(yīng)器裝置，接種啤酒廢水消化污泥，采用人工配水對其進(jìn)行啟動，歷時60天時間完成了反應(yīng)器的啟動。IC厭氧反應(yīng)器的啟動時間雖然比UASB要短，但要達(dá)到反應(yīng)器內(nèi)部的動力內(nèi)循環(huán)仍然需要較長的時間。現(xiàn)今，如何快速地啟動反應(yīng)器成為了學(xué)者們研究的熱點。

3  內(nèi)循環(huán)反應(yīng)器的工業(yè)

3.1處理酒精廢水

酒精是重要的化工原料，于化學(xué)工業(yè)、食品工業(yè)、日用化工、醫(yī)藥衛(wèi)生等領(lǐng)域。隨著石油、煤炭等自然資源逐年減少，且*，可替代能源的發(fā)展受到越來越多的關(guān)注。酒精燃料是一種可再生的清潔能源，已成為替代能源之一。由此在酒精過程中產(chǎn)生的廢水也越來越多，傳統(tǒng)的厭氧工藝處理這類高濃度廢水效果不理想。中糧生化(北海)能源限采用荷蘭帕克IC反應(yīng)器處理木薯酒精廢液，每天處理廢水3000m3，進(jìn)水COD在3～3.5mg/L，COD去除率達(dá)到90%。河南天冠燃料乙醇限是一家燃料乙醇企業(yè)，引進(jìn)了IC厭氧反應(yīng)器，經(jīng)過一段時間的調(diào)試，使容積負(fù)荷達(dá)到了12kgCOD/m3˙d，COD的去除率達(dá)到了93%。

3.2處理生物制藥廢水

隨著生物制藥行業(yè)的不斷發(fā)展和壯大，生物制藥工業(yè)給環(huán)境帶來的壓力越來越突出，目前生物制藥工業(yè)是環(huán)境保護(hù)規(guī)劃治理的12個行業(yè)之一。生物制藥過程中產(chǎn)生大量廢水，且成分復(fù)雜，機污染物種類多、濃、色度深，處理難度大，尤其是的制藥廢水還含生物毒性物質(zhì)，增加了生物制藥廢水的處理難度。皖北某將IC反應(yīng)器用于抗生素廢水的處理中，取得了良好的效果，IC反應(yīng)器對COD的平均去除率達(dá)到了78%，出水COD在2000mg/L以下，能滿足后續(xù)好氧和浮處理負(fù)荷的要求，從而確保了整個廢水處理系統(tǒng)出水的達(dá)標(biāo)放。

3.3 處理造紙廢水

隨著社會的進(jìn)步與發(fā)展，人們對紙張的需求日益增大，使得*造紙工業(yè)得到迅猛發(fā)展。但隨著紙張的產(chǎn)量和消費的增加，造紙工業(yè)用水量和廢水放量也隨之增加。造紙工業(yè)廢水放量大，污染嚴(yán)重。造紙過程中，采用不同的原料或加工工藝的紙漿，其污染物發(fā)生量懸殊，各種制漿廢水中會多種對生物害物質(zhì)。在范圍內(nèi)，造紙工業(yè)水污染治理已經(jīng)成為造紙行業(yè)乃至整個社會關(guān)注的熱點，也是造紙工業(yè)生存發(fā)展的關(guān)鍵。河南新密一家以廢舊紙板為原料瓦楞紙的造紙企業(yè)利用改進(jìn)型IC厭氧反應(yīng)器在常溫下處理造紙廢水，經(jīng)過2個月的調(diào)試，反應(yīng)器達(dá)到設(shè)計負(fù)荷12kgCOD/m3˙d。進(jìn)水COD在10,000mg/L左右，出水COD穩(wěn)定在1400mg/L左右。

3.4 處理啤酒廢水

啤酒廢水的高濃度部分來自糖化和發(fā)酵車間，其高濃度部分COD濃度為2000～4000mg/L。其低濃度部分的廢水量大，COD濃度僅為300～800mg/L。啤酒廢水的BOD/COD值在0.7左右，且不含明顯抑制厭氧微生物生長的物質(zhì)，具可生化等點。

已建成的IC厭氧反應(yīng)器大部分用于處理啤酒廢水。目前我已多家啤酒了此工藝。IC厭氧反應(yīng)器和UASB反應(yīng)器處理啤酒廢水的對比情況見下表所示。由表可見，IC厭氧反應(yīng)器處理啤酒廢水的COD容積負(fù)荷可達(dá)15～30kg/m3˙d，水力停留時間為2～4.2h，去除率在75%以上，而處理啤酒廢水的UASB反應(yīng)器的COD容積負(fù)荷一般僅為4～7kg/(m3˙d)。

強效率IC厭氧反應(yīng)器

啟動的要點

   ①啟動一定要逐步進(jìn)行，留充裕的時間，并不能期望很短時間進(jìn)入加料達(dá)到厭氧降解的目標(biāo) 。因為啟動實際上是使菌從休眠狀態(tài)恢復(fù)，即活化的過程。啟動中菌、馴化、增殖過程都在進(jìn)行，原厭氧污泥中濃度較低的甲烷菌的增長速度相對于產(chǎn)酸菌要慢的多。因此，這時負(fù)荷一般不能高，時間不能短，每次進(jìn)料要少，間隔時間要長。

   ②混合進(jìn)液濃度一定要控制在較低水平，一般COD濃度為1000-5000mg/L，當(dāng)過5000mg/L，應(yīng)進(jìn)行出水循環(huán)和加水稀釋至要求。

   ③若混合液中亞硫酸鹽濃度大于200mg/L時，則亦應(yīng)稀釋至100mg/L以下才能進(jìn)液。

   ④負(fù)荷增加操作方式：啟動初期容積負(fù)荷可從0.2-0.5kgCOD/m3?d開始，當(dāng)生物降解能力達(dá)到80%以上時，再逐步加大。若低負(fù)荷進(jìn)料，厭氧過程仍不正常COD不能消化，則進(jìn)料間斷時間應(yīng)延長24h或2-3d，檢查消化降解的主要指標(biāo)測量VFA濃度，啟動階段VFA應(yīng)保持在3mmoL/L以下。

   ⑤當(dāng)容積負(fù)荷走到2.0kgCOD/m3?d后，每次進(jìn)料負(fù)荷可增大，但不過20%，只當(dāng)進(jìn)料增大，而VFA濃度且維持不變，或仍維持在﹤3mmoL/L水平時，進(jìn)料量才能不斷增大進(jìn)液間隔才能不斷減少。

   IC厭氧反應(yīng)器是繼UASB、EGSB之后的一種厭氧反應(yīng)器。它通過上下兩層集罩把反應(yīng)器分為上下兩個室，兩個室通過內(nèi)循環(huán)裝置組合在一起。

   進(jìn)入IC厭氧反器的機物大部分在下反應(yīng)室被消化，所產(chǎn)生的沼被下層集罩阻隔收集進(jìn)入提升管，由于提升管內(nèi)外液體存在密度差，促使發(fā)酵液不斷被提升至液分離器，分離沼后又回流到下反應(yīng)室，形成了發(fā)酵液的連續(xù)循環(huán)。

   鑒于內(nèi)循環(huán)發(fā)生在下反應(yīng)室，故下反應(yīng)室較高的水力負(fù)荷，高水力負(fù)荷和高產(chǎn)負(fù)荷使污泥與機物充分混合，使污泥處于充分的膨脹狀態(tài)，傳質(zhì)速率高，大大提高了厭氧消化速率和機負(fù)荷。

   上反應(yīng)室是反應(yīng)器的低負(fù)荷區(qū)，它只是消化下反應(yīng)室少量來不及消化的機物，沼產(chǎn)量少。產(chǎn)負(fù)荷低，內(nèi)循環(huán)不進(jìn)入上反應(yīng)室，上反應(yīng)室較低的產(chǎn)負(fù)荷和較低的水力負(fù)荷利于污泥的沉降和滯留，從而能維持反應(yīng)器內(nèi)較高的污泥濃度。

  由于厭氧消化速率取決于污泥濃度和傳質(zhì)速率，影響傳質(zhì)的因素是產(chǎn)負(fù)荷和水力負(fù)荷，它們一方面是強化傳質(zhì)的重要因素，又是造成污泥流失的根本原因，而IC厭氧應(yīng)器由于了內(nèi)循環(huán)裝置，改變了產(chǎn)負(fù)荷與水力負(fù)荷的方向，在高負(fù)荷下能避免污泥的流失，在一定程度上實現(xiàn)了“高負(fù)荷與污泥流失相分離”，從而使IC厭氧反器具比UASB、EGSB更高的機負(fù)荷

IC厭氧反應(yīng)器工作過程

通過以下的對IC厭氧反應(yīng)器的描述，您可以很清楚的了解到其所具的優(yōu)點的基本原理。

一般可以理解為IC是由上、下兩個UASB組成兩個反應(yīng)室，下反應(yīng)室負(fù)荷高，上反應(yīng)室負(fù)荷低，在反應(yīng)器內(nèi)部，對應(yīng)分為三個反應(yīng)區(qū)。

高負(fù)荷區(qū)

借助于本的殊的多旋流式防堵塞的布水系統(tǒng)，高濃度的機廢水均勻進(jìn)入反應(yīng)器底部，完成與反應(yīng)器內(nèi)污泥的充分混合，由于內(nèi)循環(huán)、高的水力負(fù)荷和產(chǎn)的攪動，導(dǎo)致反應(yīng)器底部的污泥膨脹狀態(tài)良好，使廢水與污泥能夠充分接觸，如此良好的傳質(zhì)和較高的污泥活性才了IC反應(yīng)器具較高的機負(fù)荷。

低負(fù)荷區(qū)

低負(fù)荷區(qū)也是精處理區(qū)，在這個反應(yīng)區(qū)內(nèi)水力負(fù)荷和污泥負(fù)荷較低，產(chǎn)量少，產(chǎn)攪動小，因此可以效的對廢水中的機物進(jìn)行再處理。

沉降區(qū)

IC反應(yīng)器部為污泥沉降區(qū)，機物已基本去除的廢水中的少量懸浮物在本區(qū)內(nèi)進(jìn)一步進(jìn)行沉降，IC出水水質(zhì)達(dá)到規(guī)定要求。

廢水通過布水系統(tǒng)進(jìn)入?yún)捬醴磻?yīng)器的下部高負(fù)荷區(qū)，與顆粒污泥進(jìn)行充分的混合和傳質(zhì)，將廢水中大部分的機物分解，產(chǎn)生大量的沼。沼通過下三相分離器時，由于沼的提升，沼連同一部分混合液被提升到罐部的液分離器，沼在液分離器里被分離出來，分離后的混合液再通過回流管回流到罐的底部，與進(jìn)入IC厭氧反應(yīng)器的進(jìn)水混合，形成了厭氧罐自身的內(nèi)循環(huán)。

廢水通過下三相分離器后進(jìn)入上部低負(fù)荷區(qū)（精處理區(qū)），進(jìn)一步降解廢水中的機物，混合液通過上部的三相分離器時進(jìn)行顆粒污泥、水、沼的分離，沼通過沼管道出，污泥則回流到厭罐底部保持生物量，而沉淀后的水通過出水堰進(jìn)入后續(xù)構(gòu)筑物。

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