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IC厭氧反應器

反應器由下而上共分為5個區(qū)：

    混合區(qū)：反應器底部進水、顆粒污泥和液分離區(qū)回流的泥水混合物效地在此區(qū)混合。
    1厭氧區(qū)：混合區(qū)形成的泥水混合物進入該區(qū)，在高濃度污泥下，大部分機物轉(zhuǎn)化為沼。混合液上升流和沼的劇烈擾動使該反應區(qū)內(nèi)污泥呈膨脹和流化狀態(tài)，加強了泥水表面接觸，污泥由此而保持著高的活性。隨著沼產(chǎn)量的增多，一部分泥水混合物被沼提升至部的液分離區(qū)。
    液分離區(qū)：被提升的混合物中的沼在此與泥水分離并導出處理系統(tǒng)，泥水混合物則沿著回流管返回到下端的混合區(qū)，與反應器底部的污泥和進水充分混合，實現(xiàn)了混合液的內(nèi)部循環(huán)。
    2厭氧區(qū)：經(jīng)1厭氧區(qū)處理后的廢水，除一部分被沼提升外，其余的都通過三相分離器進入2厭氧區(qū)。該區(qū)污泥濃度較低，且廢水中大部分機物已在1厭氧區(qū)被降解，因此沼產(chǎn)生量較少。沼通過沼管導入液分離區(qū)，對2厭氧區(qū)的擾動很小，這為污泥的停留提供了利條件。
    沉淀區(qū)：2厭氧區(qū)的泥水混合物在沉淀區(qū)進行固液分離，上清液由出水管走，沉淀的顆粒污泥返回2厭氧區(qū)污泥床。

厭氧反應器為什么會“酸化”？

    厭氧消化中非產(chǎn)甲烷菌降解機物的過程可產(chǎn)生大量的VFA和CO2，明顯降低系統(tǒng)pH；而產(chǎn)甲烷菌則在利用乙酸、甲酸、氫形成甲烷的過程中消耗機酸和CO2。兩者的共同可使反應體系內(nèi)pH穩(wěn)定在一個適宜的范圍內(nèi)，并使廢水中COD順利地降解為甲烷、CO2而去除。然而，相對于非產(chǎn)甲烷菌而言，產(chǎn)甲烷菌對溫度、pH、氧化還原電位(ORP)、堿度及毒物質(zhì)等均很敏感，各種生態(tài)因子的生態(tài)幅均較窄，對生態(tài)因子的要求更加苛刻。所以當系統(tǒng)中溫度、pH、ORP等生態(tài)因子或機負荷劇烈變化時，產(chǎn)甲烷菌的活性會受到一定程度抑制，而非產(chǎn)甲烷菌活性所受的影響較小，其產(chǎn)生的VFA不能部被產(chǎn)甲烷菌利用，使得厭氧體系內(nèi)VFA大量積累，兩大類細菌的代謝平衡被破壞。因而溫度、pH、ORP、機負荷等條件均導致厭氧酸化現(xiàn)象的產(chǎn)生。此外，溝流問題也常會導致厭氧反應器的酸化現(xiàn)象。當厭氧反應器內(nèi)污泥粒度過細、密度大、液流分布不均勻時會出現(xiàn)溝流現(xiàn)象，由于活性污泥不能與進水效接觸，易造成反應器局部VFA的大量積累，進而導致反應器酸化；而酸化會降低產(chǎn)量、加大污泥黏度、增大反應器“死區(qū)”體積，導致溝流問題進一步惡化。
2、酸化的表象

(1)沼產(chǎn)量下降；
(2)沼中甲烷含量降低；
(3)消化液VFA增高；
(4)機物去除率下降；
(5)消化液pH值下降；
(6)碳酸鹽堿度與總堿度間差值明顯增加；
(7)洗出的顆粒污泥顏色變淺沒光澤；
(8)反應器出水產(chǎn)生明顯異味；
(9)ORP(氧化還原電位)值上升等；
(10)微生物種群“畸變”或減少。

pH值對厭氧處理的影響體現(xiàn)在哪些方面?

    厭氧微生物對其活動范圍內(nèi)的pH值一定的要求，產(chǎn)酸菌對pH值的適應范圍較廣，一般在4.5～8.0之間都能維持較高的活性。而甲烷菌對pH值較為敏感，適應范圍較窄，在6.6～7.4之間較為適宜，*pH值為7.0～7.2。因此，在厭氧處理過程中，尤其是產(chǎn)酸和產(chǎn)甲烷在一個構(gòu)筑物內(nèi)進行時，通常要保持反應器內(nèi)的pH值在6.5～7.2之間，保持在6.8～7.2的范圍內(nèi)。厭氧處理要求的*pH值指的是反應器內(nèi)混合液的pH值，而不是進水的pH值，因為生物化學過程和稀釋可以迅速改變進水的pH值。反應器出水的pH值一般等于或接近反應器內(nèi)部的pH值。含大量溶解性碳水化合物的廢水進入?yún)捬醴磻骱?，會因產(chǎn)生乙酸而引起pH值的迅速降低，而經(jīng)過酸化的廢水進入反應器后，pH值將會上升。含大量蛋白質(zhì)或氨基酸的廢水，由于氨的形成，pH可能會略上升。因此，對不同性的廢水，可控制不同的pH值，可能低于或高于反應器所要求的pH值。

優(yōu)點

    IC 反應器的構(gòu)造及其工作原理決定了其在控制厭氧處理影響因素方面比其它反應器更具優(yōu)點。
   （1）容積負荷高：IC反應器內(nèi)污泥濃，微生物量大，且存在內(nèi)循環(huán)，傳質(zhì)效果好，進水機負荷可過普通厭氧反應器的3倍以上。
   （2）節(jié)省投資和占地面積：IC 反應器容積負荷率高出普通UASB 反應器3倍左右，其體積相當于普通反應器的1/4—1/3 左右，大大降低了反應器的基建投資；而且IC反應器高徑比很大（一般為4—8），所以占地面積少。
   （3）抗沖擊負荷能力強：處理低濃度廢水（COD=2000—3000mg/L）時，反應器內(nèi)循環(huán)流量可達進水量的2—3 倍；處理高濃度廢水（COD=10000—15000mg/L）時，內(nèi)循環(huán)流量可達進水量的10—20倍。大量的循環(huán)水和進水充分混合，使原水中的害物質(zhì)得到充分稀釋，大大降低了毒物對厭氧消化過程的影響。
   （4）抗低溫能力強：溫度對厭氧消化的影響主要是對消化速率的影響。IC反應器由于含大量的微生物，溫度對厭氧消化的影響變得不再突出和嚴重。通常IC反應器厭氧消化可在常溫條件（20—25 ℃）下進行，這樣減少了消化保溫的困難，節(jié)省了能量。
   （5）具緩沖pH值的能力：內(nèi)循環(huán)流量相當于1 厭氧區(qū)的出水回流，可利用COD轉(zhuǎn)化的堿度，對pH值起緩沖，使反應器內(nèi)pH值保持好的狀態(tài)，同時還可減少進水的投堿量。
   （6）內(nèi)部自動循環(huán)，不必外加動力：普通厭氧反應器的回流是通過外部加壓實現(xiàn)的，而IC 反應器以自身產(chǎn)生的沼作為提升的動力來實現(xiàn)混合液內(nèi)循環(huán)，不必設(shè)泵強制循環(huán)，節(jié)省了動力消耗。
   （7）性好：利用二級UASB串聯(lián)分級厭氧處理，可以補償厭氧過程中K s高產(chǎn)生的不利影響。Van Lier在1994年證明，反應器分級會降低出水VFA濃度，延長生物停留時間，使反應進行穩(wěn)定。
   （8）啟動周期短：IC反應器內(nèi)污泥活性高，生物增殖快，為反應器快速啟動提供利條件。IC反應器啟動周期一般為1～2個月，而普通UASB啟動周期長達4～6個月。
   （9）沼利用價值高：反應器產(chǎn)生的生物純，CH4為70%～80%，CO2為20%～30%，其它機物為1%～5%，可作為燃料加以利用

厭氧反應器內(nèi)出現(xiàn)泡沫、化學沉淀等不良現(xiàn)象的原因?

    厭氧反應器中時會產(chǎn)生大量泡沫，泡沫呈半液半固狀，嚴重時可充滿相空間并帶入沼管道，導致沼系統(tǒng)的困難。

    產(chǎn)生泡沫的主要原因是厭氧系統(tǒng)不穩(wěn)定，因為泡沫主要是由于CO2產(chǎn)量太大形成的，當反應器內(nèi)溫度波動或負荷發(fā)生突變等情況發(fā)生時，均可導致系統(tǒng)的不穩(wěn)定和CO2的產(chǎn)量增加，進而導致泡沫的產(chǎn)生。如果將不穩(wěn)定因素及時除，泡沫現(xiàn)象一般也會隨之消失。在厭氧污泥培養(yǎng)初期，由于CO2產(chǎn)量大而甲烷產(chǎn)量少，也會出現(xiàn)泡沫，隨著甲烷菌的培養(yǎng)成熟，CO2產(chǎn)量減少，泡沫一般也會逐漸消失。進水中含蛋白質(zhì)是產(chǎn)生泡沫的一個原因，而微生物本身新陳代謝過程中產(chǎn)生的一些中間產(chǎn)物也會降低水的表面張力而生成泡。厭氧生物處理過程中大量產(chǎn)會產(chǎn)生類似好氧處理的曝而形成泡問題，負荷突然升高所帶來的產(chǎn)量突然增加也可能出現(xiàn)泡沫問題。

    碳酸鈣(CaCO3)沉淀：處理廢水鈣含量高或利用石灰補充堿度，都會增加產(chǎn)生碳酸鈣沉淀的可能性。高濃度的碳酸氫鹽和磷酸鹽都利于鈣的沉淀。

    鳥糞石(MgNH4PO4)沉淀：進水中含較高濃度的溶解性正磷酸鹽、氨氮和 鎂離子時，就會生成鳥糞石沉淀。厭氧處理系統(tǒng)鳥糞石沉淀主要在管道彎頭、水泵入口和二沉池進出口等處出現(xiàn)。

厭氧反應四個階段

一般來說，廢水中復雜機物物料比較多，通過厭氧分解分四個階段加以降解：

    （1）水解階段：高分子機物由于其大分子體積，不能直接通過厭氧菌的細胞壁，需要在微生物體外通過胞外酶加以分解成小分子。廢水中特例的機物質(zhì)比如纖維素被纖維素酶分解成纖維二糖和葡萄糖，淀粉被分解成麥芽糖和葡萄糖，蛋白質(zhì)被分解成短肽和氨基酸。分解后的這些小分子能夠通過細胞壁進入到細胞的體內(nèi)進行下一步的分解。

    （2）酸化階段：上述的小分子機物進入到細胞體內(nèi)轉(zhuǎn)化成更為簡單的化合物并被分配到 細胞外，這一階段的主要產(chǎn)物為揮發(fā)性脂肪酸（VFA），同時還部分的醇類、乳酸、二氧化碳、氫、氨、硫化氫等產(chǎn)物產(chǎn)生。

    （3）產(chǎn)乙酸階段：在此階段，上一步的產(chǎn)物進一步被轉(zhuǎn)化成乙酸、碳酸、氫以及新的細胞物質(zhì)。

    （4）產(chǎn)甲烷階段：在這一階段，乙酸、氫、碳酸、甲酸和甲醇都被轉(zhuǎn)化成甲烷、二氧化碳和新的細胞物質(zhì)。這一階段也是整個厭氧過程為重要的階段和整個厭氧反應過程的限速階段。

IC厭氧反應器

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