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安市IC厭氧反應器設備

三相分離器的基本要求及工作原理

　　三相分離器是EGSB反應器的重要結構，它對污泥床的正常和獲得良好的出水水質起著十分重要的。它同時具以下兩個功能：一是收集從分離器下反應室產生的沼；二是使得在分離器之上的懸浮物沉淀下來。要實現這兩個功能，在厭氧反應器內設置的三相分離器應滿足以下條件：

　　①水和污泥的混合物在進入沉淀室之前，泡必須得到分離。

　?、诔恋韰^的表面負荷應在3.0 m3／（m2·h）以下，混合液進入沉淀區前，通過入流孔道的流速不大于顆粒污泥的沉降速度。

　?、塾捎趨捬跷勰嗑吣Y的性質，液流上升通過泥層時，應利于在沉淀器中形成污泥層。沉淀區斜壁角度要適當，應使沉淀在斜底上的污泥不積聚，盡快滑回反應區內。

　?、軕乐故耶a生大量的泡沫；并控制室的高度，防止浮渣堵塞出管。

IC厭氧反應器的基本原理及點

1.1IC厭氧反應器的基本原理

IC厭氧反應器由兩個UASB反應器上下疊加串聯而成，其高度可達16～25m，高徑比一般為4～8，主要由5個部分組成：布水區、*反應室、二反應室、內循環系統和出水區，其中內循環系統是IC工藝的核心結構。IC厭氧反應器的結構示意圖如下。

廢水入反應器底部的混合區，并與來自回流管的內循環泥水混合液充分混合后進入*反應室進行污染物的生化降解，此處的COD容積負荷很高，大部分進水COD在此處被降解，并產生大量沼。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*反應室的混合液提升至IC厭氧反應器部的液分離器，沼在此處與泥水分離并被導出反應器。泥水混合物則沿著回流管返回反應器底部，并與進水充分混合進入*反應室，形成內循環。經過*反應室處理過的污水，會自動進入二反應室繼續處理。產生的沼由二反應室的集罩收集，通過提升管進入液分離器。二反應室中的混合液在沉淀區進行固液分離，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室。

1.2IC厭氧反應器的工藝特點

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

2  IC厭氧反應器的啟動

由于目前已建立了許多性UASB裝置，所以可以采用UASB反應器的顆粒污泥作為IC厭氧反應器啟動時的接種污泥。當采用UASB反應器的接種污泥作為IC厭氧反應器的接種污泥時，則從UASB反應器的顆粒污泥演變為IC厭氧反應器的顆粒污泥，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厭氧反應器處理人工合成廢水，反應器初次啟動在40天內完成?？撕频炔捎米孕性O計的一套IC厭氧反應器裝置，接種啤酒廢水消化污泥，采用人工配水對其進行啟動，歷時60天時間完成了反應器的啟動。IC厭氧反應器的啟動時間雖然比UASB要短，但要達到反應器內部的動力內循環仍然需要較長的時間?，F今，如何快速地啟動反應器成為了學者們研究的熱點。

3  內循環反應器的工業

3.1處理酒精廢水

酒精是重要的化工原料，于化學工業、食品工業、日用化工、醫藥衛生等領域。隨著石油、煤炭等自然資源逐年減少，且*，可替代能源的發展受到越來越多的關注。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生的廢水也越來越多，傳統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反應器處理木薯酒精廢液，每天處理廢水3000m3，進水COD在3～3.5mg/L，COD去除率達到90%。河南天冠燃料乙醇限是一家燃料乙醇企業，引進了IC厭氧反應器，經過一段時間的調試，使容積負荷達到了12kgCOD/m3˙d，COD的去除率達到了93%。

3.2處理生物制藥廢水

隨著生物制藥行業的不斷發展和壯大，生物制藥工業給環境帶來的壓力越來越突出，目前生物制藥工業是環境保護規劃治理的12個行業之一。生物制藥過程中產生大量廢水，且成分復雜，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，增加了生物制藥廢水的處理難度。皖北某將IC反應器用于抗生素廢水的處理中，取得了良好的效果，IC反應器對COD的平均去除率達到了78%，出水COD在2000mg/L以下，能滿足后續好氧和浮處理負荷的要求，從而確保了整個廢水處理系統出水的達標放。

3.3 處理造紙廢水

隨著社會的進步與發展，人們對紙張的需求日益增大，使得*造紙工業得到迅猛發展。但隨著紙張的產量和消費的增加，造紙工業用水量和廢水放量也隨之增加。造紙工業廢水放量大，污染嚴重。造紙過程中，采用不同的原料或加工工藝的紙漿，其污染物發生量懸殊，各種制漿廢水中會多種對生物害物質。在范圍內，造紙工業水污染治理已經成為造紙行業乃至整個社會關注的熱點，也是造紙工業生存發展的關鍵。河南新密一家以廢舊紙板為原料瓦楞紙的造紙企業利用改進型IC厭氧反應器在常溫下處理造紙廢水，經過2個月的調試，反應器達到設計負荷12kgCOD/m3˙d。進水COD在10,000mg/L左右，出水COD穩定在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，具可生化等點。

已建成的IC厭氧反應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厭氧反應器和UASB反應器處理啤酒廢水的對比情況見下表所示。由表可見，IC厭氧反應器處理啤酒廢水的COD容積負荷可達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反應器的COD容積負荷一般僅為4～7kg/(m3˙d)。

    厭氧反應器包括以下幾個部分：進水和配水系統、反應器的池體和三相分離器。

    在厭氧反應器中重要的設備是三相分離器，這一設備安裝在反應器的部并將反應器分為下部的反應區和上部的沉淀區。為了在沉淀器中取得對上升流中污泥絮體/顆粒的滿意的沉淀效果，三相分離器*個主要的就是盡可能效地分離從污泥床/層中產生的沼，別是在高負荷的情況下，在集室下面反射板的是防止沼通過集室之間的縫隙逸出到沉淀室，另外擋板還利于減少反應室內高產量所造成的液體絮動。反應器的設計應該是只要污泥層沒膨脹到沉淀器，污泥顆?；蛐鯛钗勰嗑湍芑氐椒磻?應該認識到時污泥層膨脹到沉淀器中不是一件壞事。相反，存在于沉淀器內的膨脹的泥層將網捕分散的污泥顆粒/絮體，同時它還對可生物降解的溶解性COD起到一定的去除)。只一方面，存在一定可供污泥層膨脹的自由空間，以防止重的污泥在暫時性的機或水力負荷沖擊下流失是很重要的。水力和機(產率)負荷率兩者都會影響到污泥層以及污泥床的膨脹。厭氧系統原理是在形成沉降性能良好的污泥凝絮體的基礎上，并結合在反應器內設置污泥沉淀系統使、液、固三相得到分離。形成和保持沉淀性能良好的污泥(其可以是絮狀污泥或顆粒型污泥)是厭氧系統良好的根本點。

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

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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

IC反應器中的顆粒污泥

 1) 顆粒污泥的性質與形成

能在反應器內形成沉降性能良好、活性高的顆粒污泥是IC反應器的重要征，顆粒污泥的形成與成熟，也是IC反應器強效穩定的前提。

① 顆粒污泥的外觀：

顆粒污泥的外觀實際上是多種多樣，呈卵形、球形、絲形等；其平均直徑為1 mm,一般為0.1~2 mm,zui大可達3~5 mm；反應區底部的顆粒污泥核心多為黑色，生物膜的表層則呈黑色、淡黑色、灰白色等；反應區上部的顆粒污泥的揮發性相對較高；顆粒污泥質軟，一定的韌性和粘性。

② 顆粒污泥的組成

在顆粒污泥中主要包括：各類微生物、機礦物以及機的胞外多聚物等，其VSS/SS一般為70~90%；顆粒污泥的主體是各類為微生物，包括水解發酵菌、產氫、產乙酸菌和產甲烷菌，產甲烷菌包括索氏甲烷絲菌、馬氏和巴氏甲烷八疊球菌等；一般顆粒污泥中C、H、N的比例為C約為40~50%、H約為7%、N約為10%；灰分含量因接種污泥的來源、處理水質等的不同而較大差距，一般灰分含量可達8.8~55%；灰分含量與顆粒的密度很好的相關性。

胞外多聚物是另一重要組成，在顆粒污泥的表面和內部，一般可見透明發亮的粘液狀物質，主要是聚多糖、蛋白質和糖醛酸等；含量差異很大，以胞外聚多糖為例，少的占顆粒干重的1~2%，多的占20~30%；胞外多聚物對于顆粒污泥的形成重要，其存在利于保持顆粒污泥的穩定性。

3) 顆粒污泥的生物活性

顆粒污泥中的細菌是成層分布的，即外層中占優點的細菌是水解發酵菌，而內層則是產甲烷菌；顆粒污泥實際上是一種生物與環境條件相互依存和優化的生態系統，各種細菌形成了一條很的食物鏈，利于種間氫和種間乙酸的傳遞，因此其活性很高。

4) 顆粒污泥的培養條件

在IC反應器中培養出高濃活性的顆粒污泥，一般需要1~3個月；可以分為三個階段：啟動期、顆粒污泥形成期、顆粒污泥成熟期。

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