詳細介紹
IC厭氧反應器是厭氧反應器,即內循環厭氧反應器,相似由2層UASB反應器串聯而成,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較多的是用各類廢紙作原料的造紙企業,處理的包括實現一般的,通過治理后的,從而達到節水和治污的雙重。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 扁孔垂直插入罐內下部。IC厭氧反應器的水封罐可以隔空氣,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?
工作原理
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。該區污泥濃度較低,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。
優點
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。
(1)容積: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)節省投資和占地面積: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—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。
發展歷程
在相當長的一段時間內,厭氧消化在理論、技術和上遠遠落后于好氧生物處理的發展。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。厭氧消化具下列優點:需攪拌和供氧,動力消耗少;能產生大量含甲烷的沼氣,是很好的能源物質,可用于發電和燃氣;可高濃度進水,保持高污泥濃度,所以其溶劑機負荷達到仍需要進一步處理;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。
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幾乎沒什么去除,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。
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,完善厭氧系統,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,基質傳質速率(包括液相中的機物向菌膠團或顆粒污泥傳質以及細胞壁外向細胞壁內傳質)對整個反應速率的影響,在反應器底部投加一定數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氣、水、固三相分離系統;
4、設置一套完善的出水回流系統,并可以調節回流量,用儀表顯示并控制;
5、出水設置MLSS濃度計加以監測,隨時了解反應器的污泥情況;
6、在反應器的底部、中部、部設置堿度監測系統,隨時監測反應器內的生物反應條件;
7、設置一套啟動用的營養物質和微量元素添加系統是十分必要的;
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、在北方的廢水處理系統,反應器建議修建在室內或采取嚴密的保溫措施;
12、其他必要的輔助系統,如消除泥水界面泥渣層的噴淋系統。
同樣,一套設計好的系統,沒按照反應機理進行的啟動,是不能稱之為成功的系統的,在這里,根據一些工程實踐以及內外一些報道,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,污泥的數量按照25KgMLVSS/m3池容計算,投加時的污泥必須通過篩網進行粗渣的清除(這一特點非常重要);
2、由于原水具比較好的生化性,進水不需要馴化,但*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8個小時攪拌以上,停止攪拌靜止8個小時,通過排泥管排除池體高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,回流比根據反應器的高度調整;(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,如果出水繼續帶你就停止回流,并進行污泥回流,同時投加營養物質;
5、連續這樣運行一個星期,隨時監測各項出水指,以便正確反應反應器內生物的反應狀態
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的時間就可以進行NH3-N到NO-N的轉化),就是一個非常適合中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查和設計后的啟動工作。
IC厭氧反應器
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