遼源市IC厭氧反應器

　　IC厭氧反應器是厭氧反應器，即內(nèi)循環(huán)厭氧反應器，相似由2層UASB反應器串聯(lián)而成，用于機高濃度廢水，如，玉米淀粉廢水、檸檬酸廢水、啤酒廢水、土豆加工廢水、酒精廢水。IC 反應器當前在造紙行業(yè)較多的是用各類廢紙作原料的造紙企業(yè)，處理的包括實現(xiàn)一般的，通過治理后的，從而達到節(jié)水和治污的雙重。

　　IC厭氧反應器水封罐主要由杯形罐體和進、出水口組成，其征在于 園底杯形罐的罐壁上部設相對的進、出水口，其進水口的水 平位置略高于出水口;進水口處裝活動式閥板，該閥板與進 水口的接觸面上設密封墊;下端為弧形的隔板從罐蓋的 扁孔垂直插入罐內(nèi)至下部。

　　IC厭氧反應器的水封罐可以隔絕空，可以維持厭氧反應器的壓力，可以起阻火器的，還可以一定的沼凈化效果。

　　UASB與IC在上大的差別表現(xiàn)在抗沖擊負荷方面，IC可以通過內(nèi)循環(huán)自動稀釋進水，效了一反應室的進水濃度的穩(wěn)定性。其次氯酸鈉是它僅需要較短的停留時間，對可生化性好的廢水的確是優(yōu)點。大家同意因為IC，抗沖擊負荷，容積負荷高，投資省等許多優(yōu)于UASB的優(yōu)點，是否就應該因此而放棄再選用UASB了呢?

　　IC缺點尤其在污水可生化性不是太好的情況下，由于水力停留時間比較短去除率遠沒UASB高，增加了耗氧的負擔。另外，IC由于體內(nèi)循環(huán)，別是對進水水質(zhì)不太穩(wěn)定的，導致IC出水水量不穩(wěn)定，出水水質(zhì)也相對不穩(wěn)定，時可能還會出現(xiàn)短暫不出水現(xiàn)象，對后序處理工藝是影響的。UASB比IC突出優(yōu)點就是去除率高，出水水質(zhì)相對穩(wěn)定。但IC優(yōu)點還是很多的，別是對于高SS進水，比UASB明顯優(yōu)點，由于IC上升流速很大，SS不會在反應器內(nèi)大量積累，污泥可以保持較高活性。對于毒廢水也是如此!

　　IC溫度的設計完和UASB一樣，在調(diào)試上和UASB區(qū)別不大，只是在剛進水調(diào)試時盡可能采用水力負荷高些，然后逐步交互提升水力、機負荷，盡可能在負荷提升過程中一反應室上升流速大于10m/小時，但大水力負荷應控制在20m/小時以下，這樣即一反應室污泥床的傳質(zhì)效果，也避免污泥流失.冬季進水管道及反應器要保溫，因為厭氧菌對溫度波動敏感，對負荷波動適應要相對好的多.其實IC的調(diào)試比UASB要好調(diào)的多，能調(diào)試好UASB的，應該調(diào)試好IC沒太大問題.不是因為上升流速大，會不好控制而延長調(diào)試周期.IC它對進水水質(zhì)的要求僅是相對穩(wěn)定就行，它要求高的上升流速僅是滿足一反應室污泥床處于膨化狀態(tài)，加大傳質(zhì)效果，IC的高度較高，你不必太擔心會污泥流失，因為內(nèi)部它兩層三相分離，更何況一反應室產(chǎn)量較大，絕大部分沼被一反應室分離收集提升到部的水分離包進行與泥水的分離.二反應室量少泥水更易分離沉降.若接種顆粒污泥基本一個月便可達到設計負荷是沒問題的，絮狀污泥可能需三到五個月.

　　工作原理

　　它相似由2層UASB反應器串聯(lián)而成。按功能劃分，反應器由下而上共分為5個區(qū)：混合區(qū)、1厭氧區(qū)、2厭氧區(qū)、沉淀區(qū)和液分離區(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，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。

　　從IC反應器工作原理中可見，反應器通過2層三相分離器來實現(xiàn)SRT>HRT，獲得高污泥濃度;通過大量沼和內(nèi)循環(huán)的劇烈擾動，使泥水充分接觸，獲得良好的傳質(zhì)效果。

遼源市IC厭氧反應器

　　優(yōu)點

　　IC 反應器的構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)，進水機負荷可超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—0mg/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

　　適用范圍

　　IC厭氧反應器是一種的反應器，為三代厭氧反應器的代表類型(UASB為二代厭氧反應器的代表類型)，與二代厭氧反應器相比，它具占地少、機負荷高、抗沖擊能力更強，性能更穩(wěn)定、操作管理更簡單。當COD為10000-15000mg/1時的高濃度機廢水;二代UASB反應器一般容積負荷為5-8kgCOD/m3;三代AIC厭氧反應器容積負荷率可達15-30kgCOD/m3。IC厭氧反應器適用于機高濃度廢水，如，玉米淀粉廢水、檸檬酸廢水、啤酒廢水、土豆加工廢水、酒精廢水。

　　發(fā)展歷程

　　在相當長的一段時間內(nèi)，厭氧消化在理論、技術和上遠遠落后于好氧生物處理的發(fā)展。20世紀60年代以來，能源短缺問題日益突出，這促使人們對厭氧消化工藝進行重新認識，對處理工藝和反應器結構的設計以及甲烷回收進行了大量研究，使得厭氧消化技術的理論和實踐都了很大進步，并得到。厭氧消化具下列優(yōu)點：需攪拌和供氧，動力消耗少;能產(chǎn)生大量含甲烷的沼，是很好的能源物質(zhì)，可用于發(fā)電和家庭燃;可高濃度進水，保持高污泥濃度，所以其溶劑機負荷達到規(guī)準仍需要進一步處理;初次啟動時間長;對溫度要求較高;對毒物影響較敏感;遭破壞后，恢復期較長。污水厭氧生物處理工藝按微生物的凝聚形態(tài)可分為厭氧活性污泥法和厭氧生物膜法。厭氧活性污泥法包括普通消化池、厭氧接觸消化池、升流式厭氧污泥床(upflow anaerobic sludge blanket,UASB)、厭氧顆粒污泥膨脹床(EGSB)等;厭氧生物膜法包括厭氧生物濾池、厭氧流化床和厭氧生物轉盤。

　　技術機理

　　厭氧生物處理技術在水處理行業(yè)中一直都受到工作者們的青睞，由于其具良好的去除效果，更高的反應速率和對毒性物質(zhì)更好的適應，更重要的是由于其相對好氧生物處理廢水來說不需要為氧的傳遞提供大量的能耗，使得厭氧生物處理在水處理行業(yè)中十分。

　　但由于總體反應式基于莫諾方程的厭氧處理受到低濃度廢水Ks的限制，所以厭氧在處理低濃度廢水方面沒太大的空間，可近的一些報道和試驗表明，厭氧如果提供合適的外部條件，在處理低濃度廢水方面仍然非常高的處理效果。

　　我們可以根據(jù)厭氧反應的原理加以動力學方程推導出厭氧生物處理低濃度廢水尤其在處理生活污水方面的合適條件。

　　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。

　　再上述四個階段中，人認為二個階段和三個階段可以分為一個階段，在這兩個階段的反應是在同一類細菌體類完成的。前三個階段的反應速度很快，如果用莫諾方程來模擬前三個階段的反應速率的話，Ks(半速率常數(shù))可以在50mg/l以下，μ可以達到5KgCOD/KgMLSS.d。而四個反應階段通常很慢，同時也是為重要的反應過程，在前面幾個階段中，廢水的中污染物質(zhì)只是形態(tài)上發(fā)生變化，COD幾乎沒什么去除，只是在四個階段中污染物質(zhì)變成甲烷等體，使廢水中COD大幅度下降。同時在四個階段產(chǎn)生大量的堿度這與前三個階段產(chǎn)生的機酸相平衡，維持廢水中的PH穩(wěn)定，反應的連續(xù)進行。

　　中試與工程應注意的問題

　　通過上述實驗室里理論的研究和推斷，采用厭氧反應器處理城市污水完是可行的。在中試和工程設計中，我們應該從上述分析角度出發(fā)，完善厭氧，以下措施是必要的：

　　1、在反應器的形式上考慮推流式的活塞反應器;

　　2、為了減少低濃度時，基質(zhì)傳質(zhì)速率(包括液相中的機物向菌膠團或顆粒污泥傳質(zhì)以及細胞壁外向細胞壁內(nèi)傳質(zhì))對整個反應速率的影響，在反應器底部投加一定數(shù)量的活性炭作為載體是非常必要的，但考慮到沼和布水的影響，投加數(shù)量不宜過多，初步考慮為40g/L顆粒狀活性炭;

　　3、建議在反應器的上部設置、水、固三相分離;

　　4、設置一套完善的出水回流，并可以調(diào)節(jié)回流量，用儀表顯示并控制;

　　5、出水設置MLSS濃度計加以監(jiān)測，隨時了解反應器的污泥情況;

　　6、在反應器的底部、中部、部設置堿度監(jiān)測，隨時監(jiān)測反應器內(nèi)的生物反應條件;

　　7、設置一套啟動用的營養(yǎng)物質(zhì)和微量元素添加是十分必要的;

　　8、設置溫度傳感器，了解原水水溫的變化對反應器的沖擊影響;

　　9、進水設置流量傳感器和機物在線監(jiān)測儀器，并通過程序加以顯示到控制室中，隨時計算進水污泥負荷以及上升流速;

　　10、必要的預處理措施，比如除渣處理措施;

　　11、在北方的廢水處理，反應器建議修建在室內(nèi)或采取嚴密的保溫措施;

　　12、其他必要的輔助，如消除泥水界面泥渣層的噴淋。

　　同樣，一套設計好的，沒按照反應機理進行的啟動，是不能稱之為成功的的，在這里，據(jù)一些工程實踐以及外一些報道，筆者對厭氧處理低濃度廢水時啟動提出一些參考性建議(針對生活污水)：

　　1、啟動時，先投加載體，在投加污泥，污泥的數(shù)量按照25KgMLVSS/m3池容計算，投加時的污泥必須通過篩網(wǎng)進行粗渣的清除(這一點非常重要);

　　2、由于原水具比較好的生化性，進水不需要馴化，但一次進水進滿池體后，停止進水，通過臨時配備的水下攪拌機進行池底強制攪拌，連續(xù)8個小時攪拌以上，停止攪拌靜止8個小時，通過泥管除池體標高2米以上的污泥，再攪拌8個小時，這8個小時同時按照比例投加氮肥和磷肥，投加微量金屬元素，池內(nèi)液相中的COD;

　　3、24個小時后，開始按設計負荷進水并采取一定的出水回流，回流比根據(jù)反應器的高度調(diào)整;(注意，出水帶出來的污泥不要回流)

　　4、24個小時后，減少回流比，出水不帶泥，如果出水繼續(xù)帶你就停止回流，并進行污泥回流，同時投加營養(yǎng)物質(zhì);

　　5、連續(xù)這樣一個星期，隨時監(jiān)測各項出水指標，以便正確反應反應器內(nèi)生物的反應狀態(tài)

　　6、作一些鏡檢。

　　結論

　　通過對厭氧微生物處理污水的機理研究得出，厭氧在常溫狀態(tài)下處理城市污水是可能的，我們在實際中由于種種非生物本身反應的原因而錯過了利用厭氧處理城市污水的機會，并且在外已經(jīng)了成功的厭氧處理城市污水的情況，出水COD<40mg/l。完能滿足機物放規(guī)準，如果加上簡短脫硝曝工藝(在去除了BOD后，只需要1.5H的時間就可以進行NH3-N到NO-N的轉化)，就是一個非常適合情的低濃度廢水處理工藝，但在設計中，應詳細認真的作出設計前的調(diào)查和設計后的啟動工作。