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工藝*IC厭氧反應器設備

一、構造原理

（一）構造原理。IC 反應器高度可達16～25m，高徑比一般

為4～8，由混合區、顆粒污泥膨脹床區、精處

理區、內循環系統和出水區5 個基本部分組成。

核心部分是內循環系統，由一級三相分離器、

沼提升管、液分離器和泥水下降管等組成。

經pH 值、溫度調節及預酸化處理后的廢水，

入反應器底部的混合區與厭氧顆粒污泥充

分混合后，進入顆粒污泥膨脹床區進行生化降

解，該處理區容積負荷很高，大部分COD 在此

處被降解，產生的沼由一級三相分離器收集。

IC 反應器構造原理圖

1.液分離器2.集管3.二級三相分離器4.沼提升管5.

論內循環(IC)厭氧反應器的設計工藝思想

一級三相分離器6.泥水下降管7.進水8.出水區9.精處理區10.

顆粒污泥膨脹床區11.混合區

沼泡在形成過程中會對液體做膨脹功產生提，使

得沼、污泥和水的混合液沿沼提升管上升至反應器部的

液分離器。沼與泥水分離被導出處理系統，泥水混合物沿著泥

水下降管進入反應器底部的污泥膨脹床區，形成內循環系統。經

顆粒污泥膨脹床區處理后的污水一部分參與內循環，另一部分進

入精處理區進行剩余COD 的降解，提高并了出水水質。由于

大部分COD 已被降解，所以精處理區的COD負荷較低， 產量也

小。產生的沼由二級三相分離器收集，通過集管進入液分

離器被導出處理系統。泥水經二級三相分離器后，上清液由

出水區走，顆粒污泥返回精處理區。

IC反應器從功能上講由四個不同的功能部分組成：

1、混合區：由反應器的底部進入的污水與顆粒污泥和內部體循環所帶回的出水效地混合，使進水得到效地稀釋和均化。
2、污泥膨脹床部分：由包含高濃度的顆粒污泥膨脹床所構成。床的膨脹或流化是由于進水的上升流速、回流和產生的沼所造成。廢水和污泥之間效地接觸使得污泥具高的活性，可獲得高的機負荷和。
3、精處理部分：在這一區域內，由于低的污泥負荷率，相對長的水力停留時間和推流的流態性，產生了效的后處理。另外由于沼產生的擾動在精處理部分較低，使得生物可降解COD幾乎部去除。雖然與UASB反應器條件相比，反應器的負荷率較高，但因內部循環流體不經過這一區域，因此在精處理區的上升流速也較低，這兩點為固體停留提供了條件。
4、回流系統：內部的回流是利用提原理，因為在上部和下層的室間存在著壓力差。回流的比例是由產其量所決定的。
由IC反應器構造原理進水

（1）用泵由反應器底部進入*反應室，與該室內的厭氧顆粒污泥均勻混合。廢水中的大部分機物在這里被轉化為沼，所產生的沼被*厭氧反應室的集罩

（2）收集，沼將沿著提升管

（3）上升。沼上升的同時，把*反應室的混合液提升至設在反應器部上的液分離器

（4）被分離出的沼由液分離器部的沼管

（5）走。分離出的泥水混合液將沿著回流管

（6）回到*反應室的底部，并于底部的顆粒污泥進行充分混合，實現了*反應室混合液的內部循環。

（7）收集，通過集管

（8）進入液分離器二反應室的泥水混合液進入沉淀區

（9）進行固液分離，處理過的上清液由出水管

（10）走，沉淀下來的污泥自動返回二反應室。這樣，廢水就完成了在IC反應器內處理的過程。

優點：

   CSTR工藝可以處理高懸浮固體含量的原料，消化器內物料均勻分布，避免了分層狀態，增加了物料和微生物接觸的機會。利用機械攪拌系統，使得液面上的機懸浮物循環到反應器的下部，逐漸完反應，避免了反應器液面上的“結蓋現象”。利用產生沼發電余熱對反應器外部的保溫加熱系統進行保溫，大大提高了產率和投資利用率，同時使得反應器一年四季均可正常工作。該工藝占地少、成本低，是目前上的厭氧反應器之一。

使用領域：于屠宰廢水，牛、豬、雞等養殖場中畜禽糞便的處理和沼、發電工程；城市生活污泥等SS較多的高濃度機廢水處理工程

啟動的要點

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

   ②混合進液濃度一定要控制在較低水平，一般COD濃度為1000-5000mg/L，當過5000mg/L，應進行出水循環和加水稀釋至要求。

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

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

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

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

   進入IC厭氧反器的機物大部分在下反應室被消化，所產生的沼被下層集罩阻隔收集進入提升管，由于提升管內外液體存在密度差，促使發酵液不斷被提升至液分離器，分離沼后又回流到下反應室，形成了發酵液的連續循環。

   鑒于內循環發生在下反應室，故下反應室較高的水力負荷，高水力負荷和高產負荷使污泥與機物充分混合，使污泥處于充分的膨脹狀態，傳質速率高，大大提高了厭氧消化速率和機負荷。

   上反應室是反應器的低負荷區，它只是消化下反應室少量來不及消化的機物，沼產量少。產負荷低，內循環不進入上反應室，上反應室較低的產負荷和較低的水力負荷利于污泥的沉降和滯留，從而能維持反應器內較高的污泥濃度。

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

工藝*IC厭氧反應器設備

UASB反應器的詳細設計

1) 反應器的體積和高度

    采用水力停留時間進行設計時，體積(V)按公式(1)或(2)計算。反應器高度的原則是設計、和上綜合考慮的結果。從設計、方面考慮：高度會影響上升流速，高流速增加系統擾動和污泥與進水之間的接觸。但流速過高會引起污泥流失，為保持足夠多的污泥，上升流速不能過一定的限值，從而使反應器的高度受到限制；高度與CO2溶解度關，反應器越高溶解的CO2濃度越高，因此，pH值越低。如pH值低于值，會危害系統的效率。

    從上考慮: 土方工程隨池深增加而增加，但占地面積則相反；考慮當地的候和地形條件，一般將反應器建造在半地下減少建筑和保溫。較的反應器高度(深度)一般是在4到6m之間，并且在大多數情況下這也是系統的范圍。

2) 反應器的升流速度

    對于UASB反應器還其他的流速關系(圖2)。對于日平均上升流速的值見表3，應該注意對短時間(如2～6h)的高峰值是可以承受的(即暫時的高峰流量可以接收)。

表3 UASB和EGSB允許上升流速(平均日流量) Vr＝0.25~3.0m/h

3) 反應器的截面積和反應器的長、寬(或直徑)

    在確定反應器的容積和高度(H)之后，可確定反應器的截面積(A)。從而確定反應器的長和寬，在同樣的面積下正方形池的周長比矩形池要小，矩形UASB需要更多的建筑材料。以表面積為600m2的反應器為例，30×20m的反應器與15m×40m的反應器周長相差10%，這意味著建筑要增加10%。但從布水均勻性考慮，矩形在長/寬比較大較為合適。從布水均勻性和性考慮，矩形池在長/寬比在2:1以下較為合適。長/寬比在4:1時增加十分突出。

    圓形反應器在同樣的面積下，其周長比正方形的少12%。但這一優點僅僅在采用單個池子時才成立。當建立兩個或兩個以上反應器時，矩形反應器可以采用共用壁。對于采用公共壁的矩形反應器，池型的長寬比對造價也較大的影響。如果不考慮其他因素，這是一個在設計中需要優化的參數。

4) 單元反應器大體積和分格化的反應器

    在UASB反應器的設計中，采用分格化對操作是益的。先，分格化的單元尺寸不會過大，可避免體積過大帶來的布水均勻性等問題；同時多個反應器對系統的啟動也是益的，可先啟動一個反應器，再用這個反應器的污泥去接種其他反應器；另外，利于維護和檢修，可放空一個反應器進行檢修，而不影響系統的。從目前實踐看大的單體UASB反應器可為1000-2000m3。

5) 單元反應器的系列化

    單元的規準化根據三相分離器尺寸進行，三相分離器的型式趨向于多層箱體的設備化結構。以2×5m的三相分離器為例，原則上講多種配合形式。但從規準化和系列化考慮，要求具通用性和簡單性。所以，池子寬度是以5m為模數，長度方向是以2m為模數。布置單元尺寸的方式可分成單池單個分離器和單池兩個分離器的形式。原則上如果采用管道或渠道布水，池子的長度是不受限制。如前所述，由于長寬比涉及到反應器的性，所以要結合池子組數考慮適當的長寬比。對寬度為10m的單個反應器，2:1的長寬比的反應器可達到2000m3的池容。對更大的反應器，如果需要也可采用雙池共用壁的型式。