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IC厭氧反應(yīng)器

隨著對的日益重視，在廢水末端處理方面也進(jìn)行了大量的資金投入，如在造紙二部和板紙廢水厭氧處理技術(shù)的足以證明。廢水的厭氧處理技術(shù)以其運(yùn)行成本低、、污泥易于處理等優(yōu)點(diǎn)在廢水處理中正發(fā)揮著越來越大的。

UASB與IC在運(yùn)行上大的差別表現(xiàn)在抗沖擊負(fù)荷方面，IC可以通過內(nèi)循環(huán)自動稀釋進(jìn)水，效了*反應(yīng)室的進(jìn)水濃度的穩(wěn)定性。其次是它需要較短的停留時間，對可生化性好的廢水的確是優(yōu)點(diǎn)。大同意因?yàn)镮C，抗沖擊負(fù)荷，容積，投資省等許多優(yōu)于UASB的優(yōu)點(diǎn)，是否就應(yīng)該因此而放棄再選用UASB了呢？

IC缺特點(diǎn)尤其在污水可生化性不是太好的情況下，由于水力停留時間比較短去除率遠(yuǎn)沒UASB高，增加了耗氧的負(fù)擔(dān)。另外，IC由于氣體內(nèi)循環(huán)，別是對進(jìn)水水質(zhì)不太穩(wěn)定的，導(dǎo)致IC出水水量不穩(wěn)定，出水水質(zhì)也相對不穩(wěn)定，時可能還會出現(xiàn)短暫不出水現(xiàn)象，對后序處理工藝是影響的。UASB比IC突出優(yōu)點(diǎn)就是去除率高，出水水質(zhì)相對穩(wěn)定。但I(xiàn)C優(yōu)點(diǎn)還是很多的，別是對于高SS進(jìn)水，比UASB明顯，由于IC上升流速很大，SS不會在反應(yīng)器內(nèi)大量積累，污泥可以保持較高活性。對于毒廢水也是如此！

IC運(yùn)行溫度的設(shè)計(jì)完和UASB一樣，在調(diào)試運(yùn)行上和UASB區(qū)別不大，只是在剛進(jìn)水調(diào)試時盡可能采用水力些，然后逐步交互提升水力、機(jī)負(fù)荷，盡可能在負(fù)荷提升過程中*反應(yīng)室上升流速大于10m/小時，但大水力負(fù)荷應(yīng)控制在20m/小時以下，這樣即*反應(yīng)室污泥床的傳質(zhì)效果，也避免污泥流失．冬季進(jìn)水管道及反應(yīng)器要保溫，因?yàn)閰捬蹙鷮囟炔▌用舾?，對?fù)荷波動適應(yīng)要相對好的多．其實(shí)IC的調(diào)試比UASB要好調(diào)的多，能調(diào)試好UASB的，應(yīng)該調(diào)試好IC沒太大問題．不是因?yàn)樯仙魉俅?，會不好控制而延長調(diào)試周期．IC它對進(jìn)水水質(zhì)的要求是相對穩(wěn)定就行，它要求高的上升流速是滿足*反應(yīng)室污泥床處于膨化狀態(tài)，加大傳質(zhì)效果，IC的高度較高，你不必太擔(dān)心會污泥流失，因?yàn)閮?nèi)部它兩層三相分離，更何況*反應(yīng)室產(chǎn)氣量較大，大部分沼氣被*反應(yīng)室分離收集提升到部的氣水分離氣包進(jìn)行氣與泥水的分離．二反應(yīng)室氣量少泥水更易分離沉降．若接種顆粒污泥基本一個月便可達(dá)到設(shè)計(jì)負(fù)荷是沒問題的，絮狀污泥可能需三到五個月．

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?；旌弦荷仙骱驼託獾膭×覕_動使該反應(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2厭氧區(qū)的擾動很小，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)SRT>HRT，獲得高污泥濃度；通過大量沼氣和內(nèi)循環(huán)的劇烈擾動，使泥水充分接觸，獲得良好的傳質(zhì)效果。

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，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，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，大大降低了毒物對厭氧消化過程的影響。

（4）抗低溫能力強(qiáng)：溫度對厭氧消化的影響主要是對消化速率的影響。IC反應(yīng)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(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pH值起緩沖，使反應(yīng)器內(nèi)pH值保持好的狀態(tài)，同時還可減少進(jìn)水的投堿量。

（6）內(nèi)部自動循環(huán)，不必外加動力：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[6]在1994年證明，反應(yīng)器分會降低出水VFA濃度，延長生物停留時間，使反應(yīng)進(jìn)行穩(wěn)定。

（8）啟動周期短：IC反應(yīng)器內(nèi)污泥活性高，生物增殖快，為反應(yīng)器快速啟動提供利條件。IC反應(yīng)器啟動周期一般為1～2個月，而普通UASB啟動周期長達(dá)4～6個月[7]。

（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

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。

發(fā)展歷程

在相當(dāng)長的一段時間內(nèi)，厭氧消化在理論、技術(shù)和上遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于好氧生物處理的發(fā)展。20世紀(jì)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(jìn)行重新認(rèn)識，對處理工藝和反應(yīng)器結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)以及甲烷回收進(jìn)行了大量研究，使得厭氧消化技術(shù)的理論和實(shí)踐都了很大進(jìn)步，并得到。厭氧消化具下列優(yōu)點(diǎn)：需攪拌和供氧，動力消耗少；能產(chǎn)生大量含甲烷的沼氣，是很好的能源物質(zhì)，可用于發(fā)電和燃?xì)?；可高濃度進(jìn)水，保持高污泥濃度，所以其溶劑機(jī)負(fù)荷達(dá)到仍需要進(jìn)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(fù)期較長。污水厭氧生物處理工藝按微生物的凝聚形態(tài)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(zhuǎn)盤。

技術(shù)機(jī)理

厭氧生物處理技術(shù)在水處理行業(yè)中一直都受到工作者們的青睞，由于其具良好的去除效果，更高的反應(yīng)速率和對毒性物質(zhì)更好的適應(yīng)，更重要的是由于其相對好氧生物處理廢水來說不需要為氧的傳遞提供大量的能耗，使得厭氧生物處理在水處理行業(yè)中十分。

但由于總體反應(yīng)式基于莫諾方程的厭氧處理受到低濃度廢水Ks的限制，所以厭氧在處理低濃度廢水方面沒太大的空間，可近的一些報(bào)道和試驗(yàn)表明，厭氧如果提供合適的外部條件，在處理低濃度廢水方面仍然非常高的。

我們可以根據(jù)厭氧反應(yīng)的原理加以動力學(xué)方程推導(dǎo)出厭氧生物處理低濃度廢水尤其在處理生活污水方面的合適條件。

厭氧反應(yīng)四個階段

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)。這一階段也是整個厭氧過程較為重要的階段和整個厭氧反應(yīng)過程的限速階段。

IC厭氧反應(yīng)器