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上好IC厭氧反應(yīng)器設(shè)備操作基本流程

概述

實踐表明，一個成功的反應(yīng)器必須是：①具備良好的截留污泥的性能，以擁足夠的生物量；②生物污泥能夠與進水基質(zhì)充分混合接觸，以微生物能 夠充分利用其活性降解水中的基質(zhì)。同時，研究人員基于對各類化合物厭氧降解機理研究的進展，從厭氧底物降解途徑和動力學(xué)兩方面入手，分析提高和保持反應(yīng)器 內(nèi)微生物活性的可能措施，并與反應(yīng)器的設(shè)計相結(jié)合，面提高反應(yīng)器的性能。

厭氧過程實質(zhì)是一系列復(fù)雜的生化反應(yīng)，其中的底物、各類中間產(chǎn)物、zui終產(chǎn)物以及各種群的微生物之間相互，形成一個復(fù)雜的微生態(tài)系統(tǒng)，類似于宏觀 生態(tài)中的食物鏈關(guān)系，各類微生物間通過營養(yǎng)底物和代謝產(chǎn)物形成共生關(guān)系(symbiotic)或共營養(yǎng)關(guān)系(symtrophic)。因此，反應(yīng)器作為提 供微生物生長繁殖的微型生態(tài)系統(tǒng)，各類微生物的平穩(wěn)生長、物質(zhì)和能量流動的強效順暢是保持該系統(tǒng)持續(xù)穩(wěn)定的必要條件。如何培養(yǎng)和保持相關(guān)類微生物的平衡生長已經(jīng)成為反應(yīng)器的設(shè)計思路。

IC反應(yīng)器從功能上講由四個不同的功能部分組成：

1、混合區(qū)：由反應(yīng)器的底部進入的污水與顆粒污泥和內(nèi)部體循環(huán)所帶回的出水效地混合，使進水得到效地稀釋和均化。
2、污泥膨脹床部分：由包含高濃度的顆粒污泥膨脹床所構(gòu)成。床的膨脹或流化是由于進水的上升流速、回流和產(chǎn)生的沼所造成。廢水和污泥之間效地接觸使得污泥具高的活性，可獲得高的機負(fù)荷和。
3、精處理部分：在這一區(qū)域內(nèi)，由于低的污泥負(fù)荷率，相對長的水力停留時間和推流的流態(tài)性，產(chǎn)生了效的后處理。另外由于沼產(chǎn)生的擾動在精處理部分較低，使得生物可降解COD幾乎部去除。雖然與UASB反應(yīng)器條件相比，反應(yīng)器的負(fù)荷率較高，但因內(nèi)部循環(huán)流體不經(jīng)過這一區(qū)域，因此在精處理區(qū)的上升流速也較低，這兩點為固體停留提供了條件。
4、回流系統(tǒng)：內(nèi)部的回流是利用提原理，因為在上部和下層的室間存在著壓力差。回流的比例是由產(chǎn)其量所決定的。
由IC反應(yīng)器構(gòu)造原理進水

（1）用泵由反應(yīng)器底部進入*反應(yīng)室，與該室內(nèi)的厭氧顆粒污泥均勻混合。廢水中的大部分機物在這里被轉(zhuǎn)化為沼，所產(chǎn)生的沼被*厭氧反應(yīng)室的集罩

（2）收集，沼將沿著提升管

（3）上升。沼上升的同時，把*反應(yīng)室的混合液提升至設(shè)在反應(yīng)器部上的液分離器

（4）被分離出的沼由液分離器部的沼管

（5）走。分離出的泥水混合液將沿著回流管

（6）回到*反應(yīng)室的底部，并于底部的顆粒污泥進行充分混合，實現(xiàn)了*反應(yīng)室混合液的內(nèi)部循環(huán)。

（7）收集，通過集管

（8）進入液分離器二反應(yīng)室的泥水混合液進入沉淀區(qū)

（9）進行固液分離，處理過的上清液由出水管

（10）走，沉淀下來的污泥自動返回二反應(yīng)室。這樣，廢水就完成了在IC反應(yīng)器內(nèi)處理的過程。

優(yōu)點：

   CSTR工藝可以處理高懸浮固體含量的原料，消化器內(nèi)物料均勻分布，避免了分層狀態(tài)，增加了物料和微生物接觸的機會。利用機械攪拌系統(tǒng)，使得液面上的機懸浮物循環(huán)到反應(yīng)器的下部，逐漸完反應(yīng)，避免了反應(yīng)器液面上的“結(jié)蓋現(xiàn)象”。利用產(chǎn)生沼發(fā)電余熱對反應(yīng)器外部的保溫加熱系統(tǒng)進行保溫，大大提高了產(chǎn)率和投資利用率，同時使得反應(yīng)器一年四季均可正常工作。該工藝占地少、成本低，是目前上的厭氧反應(yīng)器之一。

使用領(lǐng)域：于屠宰廢水，牛、豬、雞等養(yǎng)殖場中畜禽糞便的處理和沼、發(fā)電工程；城市生活污泥等SS較多的高濃度機廢水處理工程

上好IC厭氧反應(yīng)器設(shè)備操作基本流程

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(dá)到厭氧降解的目標(biāo) 。因為啟動實際上是使菌從休眠狀態(tài)恢復(fù)，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(chǎn)酸菌要慢的多。因此，這時負(fù)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(dāng)過5000mg/L，應(yīng)進行出水循環(huán)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(yīng)稀釋至100mg/L以下才能進液。

   ④負(fù)荷增加操作方式：啟動初期容積負(fù)荷可從0.2-0.5kgCOD/m3?d開始，當(dāng)生物降解能力達(dá)到80%以上時，再逐步加大。若低負(fù)荷進料，厭氧過程仍不正常COD不能消化，則進料間斷時間應(yīng)延長24h或2-3d，檢查消化降解的主要指標(biāo)測量VFA濃度，啟動階段VFA應(yīng)保持在3mmoL/L以下。

   ⑤當(dāng)容積負(fù)荷走到2.0kgCOD/m3?d后，每次進料負(fù)荷可增大，但不過20%，只當(dāng)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(yīng)器是繼UASB、EGSB之后的一種厭氧反應(yīng)器。它通過上下兩層集罩把反應(yīng)器分為上下兩個室，兩個室通過內(nèi)循環(huán)裝置組合在一起。

   進入IC厭氧反器的機物大部分在下反應(yīng)室被消化，所產(chǎn)生的沼被下層集罩阻隔收集進入提升管，由于提升管內(nèi)外液體存在密度差，促使發(fā)酵液不斷被提升至液分離器，分離沼后又回流到下反應(yīng)室，形成了發(fā)酵液的連續(xù)循環(huán)。

   鑒于內(nèi)循環(huán)發(fā)生在下反應(yīng)室，故下反應(yīng)室較高的水力負(fù)荷，高水力負(fù)荷和高產(chǎn)負(fù)荷使污泥與機物充分混合，使污泥處于充分的膨脹狀態(tài)，傳質(zhì)速率高，大大提高了厭氧消化速率和機負(fù)荷。

   上反應(yīng)室是反應(yīng)器的低負(fù)荷區(qū)，它只是消化下反應(yīng)室少量來不及消化的機物，沼產(chǎn)量少。產(chǎn)負(fù)荷低，內(nèi)循環(huán)不進入上反應(yīng)室，上反應(yīng)室較低的產(chǎn)負(fù)荷和較低的水力負(fù)荷利于污泥的沉降和滯留，從而能維持反應(yīng)器內(nèi)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(zhì)速率，影響傳質(zhì)的因素是產(chǎn)負(fù)荷和水力負(fù)荷，它們一方面是強化傳質(zhì)的重要因素，又是造成污泥流失的根本原因，而IC厭氧應(yīng)器由于了內(nèi)循環(huán)裝置，改變了產(chǎn)負(fù)荷與水力負(fù)荷的方向，在高負(fù)荷下能避免污泥的流失，在一定程度上實現(xiàn)了“高負(fù)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(fù)荷

鶴崗市上好IC厭氧反應(yīng)器設(shè)備工藝性能

UASB反應(yīng)器的詳細(xì)設(shè)計

1) 反應(yīng)器的體積和高度

    采用水力停留時間進行設(shè)計時，體積(V)按公式(1)或(2)計算。反應(yīng)器高度的原則是設(shè)計、和上綜合考慮的結(jié)果。從設(shè)計、方面考慮：高度會影響上升流速，高流速增加系統(tǒng)擾動和污泥與進水之間的接觸。但流速過高會引起污泥流失，為保持足夠多的污泥，上升流速不能過一定的限值，從而使反應(yīng)器的高度受到限制；高度與CO2溶解度關(guān)，反應(yīng)器越高溶解的CO2濃度越高，因此，pH值越低。如pH值低于值，會危害系統(tǒng)的效率。

    從上考慮: 土方工程隨池深增加而增加，但占地面積則相反；考慮當(dāng)?shù)氐暮蚝偷匦螚l件，一般將反應(yīng)器建造在半地下減少建筑和保溫。較的反應(yīng)器高度(深度)一般是在4到6m之間，并且在大多數(shù)情況下這也是系統(tǒng)的范圍。

2) 反應(yīng)器的升流速度

    對于UASB反應(yīng)器還其他的流速關(guān)系(圖2)。對于日平均上升流速的值見表3，應(yīng)該注意對短時間(如2～6h)的高峰值是可以承受的(即暫時的高峰流量可以接收)。

表3 UASB和EGSB允許上升流速(平均日流量) Vr＝0.25~3.0m/h

3) 反應(yīng)器的截面積和反應(yīng)器的長、寬(或直徑)

    在確定反應(yīng)器的容積和高度(H)之后，可確定反應(yīng)器的截面積(A)。從而確定反應(yīng)器的長和寬，在同樣的面積下正方形池的周長比矩形池要小，矩形UASB需要更多的建筑材料。以表面積為600m2的反應(yīng)器為例，30×20m的反應(yīng)器與15m×40m的反應(yīng)器周長相差10%，這意味著建筑要增加10%。但從布水均勻性考慮，矩形在長/寬比較大較為合適。從布水均勻性和性考慮，矩形池在長/寬比在2:1以下較為合適。長/寬比在4:1時增加十分突出。

    圓形反應(yīng)器在同樣的面積下，其周長比正方形的少12%。但這一優(yōu)點僅僅在采用單個池子時才成立。當(dāng)建立兩個或兩個以上反應(yīng)器時，矩形反應(yīng)器可以采用共用壁。對于采用公共壁的矩形反應(yīng)器，池型的長寬比對造價也較大的影響。如果不考慮其他因素，這是一個在設(shè)計中需要優(yōu)化的參數(shù)。

4) 單元反應(yīng)器大體積和分格化的反應(yīng)器

    在UASB反應(yīng)器的設(shè)計中，采用分格化對操作是益的。先，分格化的單元尺寸不會過大，可避免體積過大帶來的布水均勻性等問題；同時多個反應(yīng)器對系統(tǒng)的啟動也是益的，可先啟動一個反應(yīng)器，再用這個反應(yīng)器的污泥去接種其他反應(yīng)器；另外，利于維護和檢修，可放空一個反應(yīng)器進行檢修，而不影響系統(tǒng)的。從目前實踐看大的單體UASB反應(yīng)器可為1000-2000m3。

5) 單元反應(yīng)器的系列化

    單元的規(guī)準(zhǔn)化根據(jù)三相分離器尺寸進行，三相分離器的型式趨向于多層箱體的設(shè)備化結(jié)構(gòu)。以2×5m的三相分離器為例，原則上講多種配合形式。但從規(guī)準(zhǔn)化和系列化考慮，要求具通用性和簡單性。所以，池子寬度是以5m為模數(shù)，長度方向是以2m為模數(shù)。布置單元尺寸的方式可分成單池單個分離器和單池兩個分離器的形式。原則上如果采用管道或渠道布水，池子的長度是不受限制。如前所述，由于長寬比涉及到反應(yīng)器的性，所以要結(jié)合池子組數(shù)考慮適當(dāng)?shù)拈L寬比。對寬度為10m的單個反應(yīng)器，2:1的長寬比的反應(yīng)器可達(dá)到2000m3的池容。對更大的反應(yīng)器，如果需要也可采用雙池共用壁的型式。

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