IC厭氧反應(yīng)器

    IC厭氧反應(yīng)器是厭氧反應(yīng)器，即內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器，相似由2層UASB反應(yīng)器串聯(lián)而成，用于機(jī)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(yīng)器當(dāng)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(shí)現(xiàn)一般的，通過治理后的，從而達(dá)到節(jié)水和治污的雙重。
工作原理
    它相似由2層UASB反應(yīng)器串聯(lián)而成。按功能劃分，反應(yīng)器由下而上共分為5個(gè)區(qū)：混合區(qū)、1厭氧區(qū)、2厭氧區(qū)、沉淀區(qū)和氣液分離區(qū)。
    混合區(qū)：反應(yīng)器底部進(jìn)水、顆粒污泥和氣液分離區(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(jìn)入該區(qū)，在高濃度污泥下，大部分機(jī)物轉(zhuǎn)化為沼氣。混合液上升流和沼氣的劇烈擾動(dòng)使該反應(yīng)區(qū)內(nèi)污泥呈膨脹和流化狀態(tài)，加強(qiáng)了泥水表面接觸，污泥由此而保持著高的活性。隨著沼氣產(chǎn)量的增多，一部分泥水混合物被沼氣提升部的氣液分離區(qū)。
    氣液分離區(qū)：被提升的混合物中的沼氣在此與泥水分離并導(dǎo)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(yīng)器底部的污泥和進(jìn)水充分混合，實(shí)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，除一部分被沼氣提升外，其余的都通過三相分離器進(jìn)入2厭氧區(qū)。該區(qū)污泥濃度較低，且廢水中大部分機(jī)物已在1厭氧區(qū)被降解，因此沼氣產(chǎn)生量較少。沼氣通過沼氣管導(dǎo)入氣液分離區(qū)，對(duì)2厭氧區(qū)的擾動(dòng)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(jìn)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(qū)污泥床。
     從IC反應(yīng)器工作原理中可見，反應(yīng)器通過2層三相分離器來實(shí)現(xiàn)，獲得高污泥濃度；通過大量沼氣和內(nèi)循環(huán)的劇烈擾動(dòng)，使泥水充分接觸，獲得良好的傳質(zhì)效果。

中試與工程應(yīng)注意的問題
    通過上述實(shí)驗(yàn)室里理論的研究和推斷，采用厭氧反應(yīng)器處理城市污水完是可行的。在中試和工程設(shè)計(jì)中，我們應(yīng)該從上述分析角度出發(fā)，完善厭氧系統(tǒng)，以下措施是必要的：
    1、在反應(yīng)器的形式上考慮推流式的活塞反應(yīng)器；
    2、為了減少低濃度時(shí)，基質(zhì)傳質(zhì)速率（包括液相中的機(jī)物向菌膠團(tuán)或顆粒污泥傳質(zhì)以及細(xì)胞壁外向細(xì)胞壁內(nèi)傳質(zhì)）對(duì)整個(gè)反應(yīng)速率的影響，在反應(yīng)器底部投加一定數(shù)量的活性炭作為載體是非常必要的，但考慮到沼氣和布水的影響，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(yīng)器的上部設(shè)置氣、水、固三相分離系統(tǒng)；
    4、設(shè)置一套完善的出水回流系統(tǒng)，并可以調(diào)節(jié)回流量，用儀表顯示并控制；
    5、出水設(shè)置MLSS濃度計(jì)加以監(jiān)測，隨時(shí)了解反應(yīng)器的污泥情況；
    6、在反應(yīng)器的底部、中部、部設(shè)置堿度監(jiān)測系統(tǒng)，隨時(shí)監(jiān)測反應(yīng)器內(nèi)的生物反應(yīng)條件；
    7、設(shè)置一套啟動(dòng)用的營養(yǎng)物質(zhì)和微量元素添加系統(tǒng)是十分必要的；
    8、設(shè)置溫度傳感器，了解原水水溫的變化對(duì)反應(yīng)器的沖擊影響；
    9、進(jìn)水設(shè)置流量傳感器和機(jī)物在線監(jiān)測儀器，并通過程序加以顯示到控制室中，隨時(shí)計(jì)算進(jìn)水污泥負(fù)荷以及上升流速；
    10、必要的預(yù)處理措施，比如除渣處理措施；
    11、在北方的廢水處理系統(tǒng)，反應(yīng)器建議修建在室內(nèi)或采取嚴(yán)密的保溫措施；
    12、其他必要的輔助系統(tǒng)，如消除泥水界面泥渣層的噴淋系統(tǒng)。
    同樣，一套設(shè)計(jì)好的系統(tǒng)，沒按照反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行的啟動(dòng)，是不能稱之為成功的系統(tǒng)的，在這里，根據(jù)一些工程實(shí)踐以及內(nèi)外一些報(bào)道，筆者對(duì)厭氧處理低濃度廢水時(shí)啟動(dòng)提出一些參考性建議（針對(duì)生活污水）：
    1、啟動(dòng)時(shí)，先投加載體，在投加污泥，污泥的數(shù)量按照25KgMLVSS/m3池容計(jì)算，投加時(shí)的污泥必須通過篩網(wǎng)進(jìn)行粗渣的清除（這一特點(diǎn)非常重要）；
    2、由于原水具比較好的生化性，進(jìn)水不需要馴化，但1次進(jìn)水進(jìn)滿池體后，停止進(jìn)水，通過臨時(shí)配備的水下攪拌機(jī)進(jìn)行池底強(qiáng)制攪拌，連續(xù)8個(gè)小時(shí)攪拌以上，停止攪拌靜止8個(gè)小時(shí)，通過排泥管排除池體高2米以上的污泥，再攪拌8個(gè)小時(shí)，這8個(gè)小時(shí)同時(shí)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(gè)小時(shí)后，開始按設(shè)計(jì)負(fù)荷進(jìn)水并采取一定的出水回流，回流比根據(jù)反應(yīng)器的高度調(diào)整；（注意，出水帶出來的污泥不要回流）
    4、24個(gè)小時(shí)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(jìn)行污泥回流，同時(shí)投加營養(yǎng)物質(zhì)；
    5、連續(xù)這樣運(yùn)行一個(gè)星期，隨時(shí)監(jiān)測各項(xiàng)出水指，以便正確反應(yīng)反應(yīng)器內(nèi)生物的反應(yīng)狀態(tài)
    6、作一些鏡檢。

結(jié)論
    通過對(duì)厭氧微生物處理污水的機(jī)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?cè)趯?shí)際中由于種種非生物本身反應(yīng)的原因而錯(cuò)過了利用厭氧處理城市污水的機(jī)會(huì)，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(jī)物排放，如果加上簡短脫硝曝氣工藝（在去除了BOD后，只需要1.5H的時(shí)間就可以進(jìn)行NH3-N到NO-N的轉(zhuǎn)化），就是一個(gè)非常適合中情的低濃度廢水處理工藝，但在設(shè)計(jì)中，應(yīng)詳細(xì)認(rèn)真的作出設(shè)計(jì)前的調(diào)查和設(shè)計(jì)后的啟動(dòng)工作。

厭氧反應(yīng)四個(gè)階段

    一般來說，廢水中復(fù)雜機(jī)物物料比較多，通過厭氧分解分四個(gè)階段加以降解：

   （1）水解階段：高分子機(jī)物由于其大分子體積，不能直接通過厭氧菌的細(xì)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(jī)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(xì)胞壁進(jìn)入到細(xì)胞的體內(nèi)進(jìn)行下一步的分解。

   （2）酸化階段：上述的小分子機(jī)物進(jìn)入到細(xì)胞體內(nèi)轉(zhuǎn)化成更為簡單的化合物并被分配到細(xì)胞外，這一階段的主要產(chǎn)物為揮發(fā)性脂肪酸（VFA），同時(shí)還部分的醇類、乳酸、二氧化碳、氫氣、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(jìn)一步被轉(zhuǎn)化成乙酸、碳酸、氫氣以及新的細(xì)胞物質(zhì)。

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

適用范圍

    IC厭氧反應(yīng)器是一種的多內(nèi)循環(huán)反應(yīng)器，為三代厭氧反應(yīng)器的代表類型(UASB為二代厭氧反應(yīng)器的代表類型)，與二代厭氧反應(yīng)器相比，它具占地少、機(jī)、抗沖擊能力更強(qiáng)，性能更穩(wěn)定、操作管理更簡單。當(dāng)COD為10000-15000mg/1時(shí)的高濃度機(jī)廢水;二代UASB反應(yīng)器一般容積負(fù)荷為5-8kgCOD/m3;三代AIC厭氧反應(yīng)器容積負(fù)荷率可達(dá)15-30kgCOD/m3。IC厭氧反應(yīng)器適用于機(jī)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。

優(yōu)點(diǎn)
    IC 反應(yīng)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(yīng)器更具。
   （1）容積：IC反應(yīng)器內(nèi)污泥濃，微生物量大，且存在內(nèi)循環(huán)，傳質(zhì)，進(jìn)水機(jī)負(fù)荷可過普通厭氧反應(yīng)器的3倍以上。
   （2）節(jié)省投資和占地面積：IC 反應(yīng)器容積負(fù)荷率高出普通UASB 反應(yīng)器3倍左右，其體積相當(dāng)于普通反應(yīng)器的1/4—1/3 左右，大大降低了反應(yīng)器的基建投資；而且IC反應(yīng)器高徑比很大（一般為4—8），所以占地面積少。
   （3）抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)：處理低濃度廢水（COD=2000—3000mg/L）時(shí)，反應(yīng)器內(nèi)循環(huán)流量可達(dá)進(jìn)水量的2—3 倍；處理高濃度廢水（COD=10000—15000mg/L）時(shí)，內(nèi)循環(huán)流量可達(dá)進(jìn)水量的10—20倍。大量的循環(huán)水和進(jìn)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(duì)厭氧消化過程的影響。
   （4）抗低溫能力強(qiáng)：溫度對(duì)厭氧消化的影響主要是對(duì)消化速率的影響。IC反應(yīng)器由于含大量的微生物，溫度對(duì)厭氧消化的影響變得不再突出和嚴(yán)重。通常IC反應(yīng)器厭氧消化可在常溫條件（20—25 ℃）下進(jìn)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(dāng)于1 厭氧區(qū)的出水回流，可利用COD轉(zhuǎn)化的堿度，對(duì)pH值起緩沖，使反應(yīng)器內(nèi)pH值保持好的狀態(tài)，同時(shí)還可減少進(jìn)水的投堿量。
   （6）內(nèi)部自動(dòng)循環(huán)，不必外加動(dòng)力：普通厭氧反應(yīng)器的回流是通過外部加壓實(shí)現(xiàn)的，而IC 反應(yīng)器以自身產(chǎn)生的沼氣作為提升的動(dòng)力來實(shí)現(xiàn)混合液內(nèi)循環(huán)，不必設(shè)泵強(qiáng)制循環(huán)，節(jié)省了動(dòng)力消耗。
   （7）出水：利用二UASB串聯(lián)分厭氧處理，可以補(bǔ)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(yīng)器分會(huì)降低出水VFA濃度，延長生物停留時(shí)間，使反應(yīng)進(jìn)行穩(wěn)定。
   （8）啟動(dòng)周期短：IC反應(yīng)器內(nèi)污泥活性高，生物增殖快，為反應(yīng)器快速啟動(dòng)提供利條件。IC反應(yīng)器啟動(dòng)周期一般為1～2個(gè)月，而普通UASB啟動(dòng)周期長達(dá)4～6個(gè)月。
   （9）沼氣利用價(jià)值高：反應(yīng)器產(chǎn)生的生物氣純，CH4為70%～80%，CO2為20%～30%，其它機(jī)物為1%～5%，可作為燃料加以利用

IC厭氧反應(yīng)器

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