丹東市IC厭氧反應器原理

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丹東市IC厭氧反應器原理

   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 扁孔垂直插入罐內至下部。
   IC厭氧反應器的水封罐可以隔絕空氣，可以維持厭氧反應器的壓力，可以起阻火器的，還可以一定的沼氣凈化效果。
   IC厭氧反應器水封罐工作原理如下：密閉罐中原油沉降分離后的含硫化氫天然氣通過水封罐管道進入水封罐的底部，通過底部篩管分散氣流后進入水域空間，含硫化氫天然氣從水域底部上升后聚集在水封罐的液體上部空間，當氣體不斷由液體中分離出來，在上部空間聚集形成一定壓力后，由水封罐部出口管線排出燃燒。當發生回火時，水域成為含硫化氫天然氣流程的隔斷部分，能夠效的保護罐，同時天然氣通過水域空間時，一部分凝液被降溫分離，在水域上部形成凝析液層，減緩了阻火器的堵塞情況。

特點

   IC 反應器的構造及其工作原理決定了其在控制厭氧處理方面比其它反應器更具優點。

（1）容積負荷高：IC反應器內污泥濃，微生物量大，且存在內循環，傳質，進水機負荷可過普通厭氧反應器的3倍以上。
（2）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）：處理濃度廢水（COD=2000—3000mg/L）時，反應器內循環流量可達進水量的2—3 倍；處理高濃度廢水（COD=10000—15000mg/L）時，內循環流量可達進水量的10—20倍。大量的循環水和進水充分混合，使原水中的害物質得到充分稀釋，大大降了毒物對厭氧消化過程的影響。
（4）抗溫：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，節省了能量。
（5）具緩沖pH值的能力：內循環流量相當于1 厭氧區的出水回流，可利用COD轉化的堿度，對pH值起緩沖，使反應器內pH值保持好的狀態，同時還可減少進水的投堿量。
  （6）內部自動循環，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的，而IC 反應器以自身產生的沼氣作為提升的動力來實現混合液內循環，不必設泵強制循環，節省了動力消耗。
（7）性好：利用二級UASB串聯分級厭氧處理，可以補償厭氧過程中K s高產生的不利影響。Van Lier在1994年證明，反應器分級會降出水VFA濃度，延長生物停留時間，使反應進行穩定。
（8）啟動周期短：IC反應器內污泥活性高，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）沼氣利用值高：反應器產生的生物氣純，CH4為70%～80%，CO2為20%～30%，其它機物為1%～5%，可作為燃料加以利用
工作原理
   它相似由2層UASB反應器串聯而成。按功能劃分，反應器由下而上共分為5個區：混合區、1厭氧區、2厭氧區、沉淀區和氣液分離區。
混合區：反應器底部進水、顆粒污泥和氣液分離區回流的泥水混合物效地在此區混合。
1厭氧區：混合區形成的泥水混合物進入該區，在高濃度污泥下，大部分機物轉化為沼氣。混合液上升流和沼氣的劇烈擾動使該反應區內污泥呈膨脹和流化狀態，加強了泥水表面接觸，污泥由此而保持著高的活性。隨著沼氣產量的增多，一部分泥水混合物被沼氣提升至部的氣液分離區。
氣液分離區：被提升的混合物中的沼氣在此與泥水分離并導出處理系統，泥水混合物則沿著回流管返回到下端的混合區，與反應器底部的污泥和進水充分混合，實現了混合液的內部循環。
2厭氧區：經1厭氧區處理后的廢水，除一部分被沼氣提升外，其余的都通過三相分離器進入2厭氧區。該區污泥濃度較，且廢水中大部分機物已在1厭氧區被降解，因此沼氣產生量較少。沼氣通過沼氣管導入氣液分離區，對2厭氧區的擾動很小，這為污泥的停留提供了利條件。
沉淀區：2厭氧區的泥水混合物在沉淀區進行固液分離，上清液由出水管排走，沉淀的顆粒污泥返回2厭氧區污泥床。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SRT>HRT，獲得高污泥濃度；通過大量沼氣和內循環的劇烈擾動，使泥水充分接觸，獲得良好的傳質效果。

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。廢水中的機物質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，這一階段的主要產物為揮發性脂肪酸（VFA），同時還部分的醇類、乳酸、二氧化碳、氫氣、氨、硫化氫等產物產生。

（3）產乙酸階段：在此階段，上一步的產物進一步被轉化成乙酸、碳酸、氫氣以及新的細胞物質。

（4）產甲烷階段：在這一階段，乙酸、氫氣、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。這一階段也是整個厭氧過程較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）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，同時也是較為重要的反應過程，在前面幾個階段中，廢水的中污染物質只是形態上發生變化，COD幾乎沒去除，只是在四個階段中污染物質變成甲烷等氣體，使廢水中COD大幅度下降。同時在四個階段產生大量的堿度這與前三個階段產生的機酸相平衡，維持廢水中的PH穩定，反應的連續進行。

水解反應

   水解可定義為復雜的非溶解性的聚合物被轉化成簡單的溶解性單體和二聚體的過程。水解反應針對不同的廢水類型差別很大，這要取決于胞外酶能否效的接觸到底物。因此，大的顆粒比小顆粒底物要難降解很多，比如造紙廢水、印染廢水和制藥廢水的木質素、大分子纖維素就很難水解。

    一般來說，影響Kh的因素很多，很難確定一個定的方程來求解Kh，但我們可以根據一些定條件的Kh，反推導出水解反應器的容積和非常好的反應條件。在實際工程實施中，條件的話，應針對要處理的廢水作一些Kh的測試工作。通過對外一些報道的研究，提出在溫下水解對脂肪和蛋白質的降解速率非常慢，這個時候，可以不考慮厭氧處理方式。對于生活污水來說，在溫度15的情況下，Kh=0.2左右。但在水解階段我們不需要過多的COD去除效果，而且在一個反應器中你很難嚴格的把厭氧反應的幾個階段區分開來，一旦停留時間過長，對工程的性就不太。如果就單獨的水解反應針對生活污水來說，COD可以控制到0.1的去除效果就可以了。把這些參數和給定的條件代入到水解動力學方程中，可以得到停留水解停留時間：T=13.44h

  這對于水解和后續階段處于一個反應器中厭氧處理單元來說是一個很短的時間，在實際工程中也完可以實現。如果條件的地方我們可以適當提高廢水的反應溫度，這樣反應時間還會大大縮短。而且一般對于城市污水來說，長的排水管網和廢水中本生的生物性，所以當廢水流到廢水處理場時，這個過程也在很大程度上完成，到目前為止還沒看到關于水解作為生活污水厭氧反應的限速報道。