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宜都市IC厭氧反應(yīng)器設(shè)備

產(chǎn)品簡介：

內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器（IC），屬于三代厭氧反應(yīng)器，其構(gòu)造可以理解為2個UASB反應(yīng)器串聯(lián)，因此具2個厭氧反應(yīng)區(qū)和2個三相分離器。

IC反應(yīng)器具很多優(yōu)點如（1）容積負荷高；（2）高徑比大，一般可達4-8，；（3）內(nèi)部自動循環(huán)，需外部動力，沼作為內(nèi)循環(huán)動力，需外部泵循環(huán)；（4）沼中甲烷含量高，利用率高；（5）pH緩沖。

采用RTK小型IC反應(yīng)器（20 L），用作模擬工業(yè)發(fā)酵研究。配合IC體分析裝置，可以實時監(jiān)測發(fā)酵過程的甲烷或沼產(chǎn)量和成分。

產(chǎn)品特點：

（1）IC反應(yīng)器采用不銹鋼加工而成，，可靠性高；

（2）IC反應(yīng)器帶雙層夾套，通過水循環(huán)控溫，滿足實驗需求；

（3）IC反應(yīng)器內(nèi)設(shè)2個三相分離器，更加效分離污泥、水和沼；

（4）IC體分析裝置，可實時監(jiān)測發(fā)酵過程的甲烷或沼產(chǎn)量和成分，利于評價發(fā)酵效率；

（5）IC反應(yīng)器上可以加工相關(guān)部件，用于物化性質(zhì)的實時測量如pH、ORP、COD等。

IC厭氧反應(yīng)器的基本原理及點

1.1IC厭氧反應(yīng)器的基本原理

IC厭氧反應(yīng)器由兩個UASB反應(yīng)器上下疊加串聯(lián)而成，其高度可達16～25m，高徑比一般為4～8，主要由5個部分組成：布水區(qū)、*反應(yīng)室、二反應(yīng)室、內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)和出水區(qū)，其中內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)是IC工藝的核心結(jié)構(gòu)。IC厭氧反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖如下。

廢水入反應(yīng)器底部的混合區(qū)，并與來自回流管的內(nèi)循環(huán)泥水混合液充分混合后進入*反應(yīng)室進行污染物的生化降解，此處的COD容積負荷很高，大部分進水COD在此處被降解，并產(chǎn)生大量沼。沼由下層三相分離器收集，并沿著回流管上升。沼上升的同時把*反應(yīng)室的混合液提升至IC厭氧反應(yīng)器部的液分離器，沼在此處與泥水分離并被導(dǎo)出反應(yīng)器。泥水混合物則沿著回流管返回反應(yīng)器底部，并與進水充分混合進入*反應(yīng)室，形成內(nèi)循環(huán)。經(jīng)過*反應(yīng)室處理過的污水，會自動進入二反應(yīng)室繼續(xù)處理。產(chǎn)生的沼由二反應(yīng)室的集罩收集，通過提升管進入液分離器。二反應(yīng)室中的混合液在沉淀區(qū)進行固液分離，處理過的上清液由出水管出，沉淀的污泥可自動返回到二反應(yīng)室。

1.2IC厭氧反應(yīng)器的工藝特點

IC厭氧反應(yīng)器獨的內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)，加強了廢水中機物和顆粒污泥間的傳質(zhì)，從而大幅提高了反應(yīng)器的COD容積負荷，IC厭氧反應(yīng)器的機負荷是普通UASB反應(yīng)器的3倍左右，同時反應(yīng)器在去除效果的條件下，能達到較低的水力停留時間。IC厭氧反應(yīng)器實際上是一種殊的提式反應(yīng)器，其提升動力源自反應(yīng)器中的自產(chǎn)沼，這樣反應(yīng)器不必通過外力實現(xiàn)強制循環(huán)，節(jié)省了能耗。反應(yīng)器中內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)的形成使得反應(yīng)器內(nèi)*反應(yīng)室的實際水量遠大于水量，內(nèi)循環(huán)水稀釋了進水，提高了反應(yīng)器的抗沖擊能力和酸堿調(diào)力。在處理相同的廢水時，IC厭氧反應(yīng)器的容積負荷是普通UASB的4倍左右，因此其所需的體積僅為UASB的1/4～1/3，利于節(jié)省基建投資，而且IC厭氧反應(yīng)器具很大的高徑比，占地面積非常小。

2  IC厭氧反應(yīng)器的啟動

由于目前已建立了許多性UASB裝置，所以可以采用UASB反應(yīng)器的顆粒污泥作為IC厭氧反應(yīng)器啟動時的接種污泥。當采用UASB反應(yīng)器的接種污泥作為IC厭氧反應(yīng)器的接種污泥時，則從UASB反應(yīng)器的顆粒污泥演變?yōu)镮C厭氧反應(yīng)器的顆粒污泥，一般需要1～2個月的啟動過程。丁麗麗等[4]采用UASB中的顆粒污泥接種IC厭氧反應(yīng)器處理人工合成廢水，反應(yīng)器初次啟動在40天內(nèi)完成。克浩等采用自行設(shè)計的一套IC厭氧反應(yīng)器裝置，接種啤酒廢水消化污泥，采用人工配水對其進行啟動，歷時60天時間完成了反應(yīng)器的啟動。IC厭氧反應(yīng)器的啟動時間雖然比UASB要短，但要達到反應(yīng)器內(nèi)部的動力內(nèi)循環(huán)仍然需要較長的時間?，F(xiàn)今，如何快速地啟動反應(yīng)器成為了學(xué)者們研究的熱點。

3  內(nèi)循環(huán)反應(yīng)器的工業(yè)

3.1處理酒精廢水

酒精是重要的化工原料，于化學(xué)工業(yè)、食品工業(yè)、日用化工、醫(yī)藥衛(wèi)生等領(lǐng)域。隨著石油、煤炭等自然資源逐年減少，且*，可替代能源的發(fā)展受到越來越多的關(guān)注。酒精燃料是一種可再生的清潔能源，已成為替代能源之一。由此在酒精過程中產(chǎn)生的廢水也越來越多，傳統(tǒng)的厭氧工藝處理這類高濃度廢水效果不理想。中糧生化(北海)能源限采用荷蘭帕克IC反應(yīng)器處理木薯酒精廢液，每天處理廢水3000m3，進水COD在3～3.5mg/L，COD去除率達到90%。河南天冠燃料乙醇限是一家燃料乙醇企業(yè)，引進了IC厭氧反應(yīng)器，經(jīng)過一段時間的調(diào)試，使容積負荷達到了12kgCOD/m3˙d，COD的去除率達到了93%。

3.2處理生物制藥廢水

隨著生物制藥行業(yè)的不斷發(fā)展和壯大，生物制藥工業(yè)給環(huán)境帶來的壓力越來越突出，目前生物制藥工業(yè)是環(huán)境保護規(guī)劃治理的12個行業(yè)之一。生物制藥過程中產(chǎn)生大量廢水，且成分復(fù)雜，機污染物種類多、濃、色度深，處理難度大，尤其是的制藥廢水還含生物毒性物質(zhì)，增加了生物制藥廢水的處理難度。皖北某將IC反應(yīng)器用于抗生素廢水的處理中，取得了良好的效果，IC反應(yīng)器對COD的平均去除率達到了78%，出水COD在2000mg/L以下，能滿足后續(xù)好氧和浮處理負荷的要求，從而確保了整個廢水處理系統(tǒng)出水的達標放。

3.3 處理造紙廢水

隨著社會的進步與發(fā)展，人們對紙張的需求日益增大，使得*造紙工業(yè)得到迅猛發(fā)展。但隨著紙張的產(chǎn)量和消費的增加，造紙工業(yè)用水量和廢水放量也隨之增加。造紙工業(yè)廢水放量大，污染嚴重。造紙過程中，采用不同的原料或加工工藝的紙漿，其污染物發(fā)生量懸殊，各種制漿廢水中會多種對生物害物質(zhì)。在范圍內(nèi)，造紙工業(yè)水污染治理已經(jīng)成為造紙行業(yè)乃至整個社會關(guān)注的熱點，也是造紙工業(yè)生存發(fā)展的關(guān)鍵。河南新密一家以廢舊紙板為原料瓦楞紙的造紙企業(yè)利用改進型IC厭氧反應(yīng)器在常溫下處理造紙廢水，經(jīng)過2個月的調(diào)試，反應(yīng)器達到設(shè)計負荷12kgCOD/m3˙d。進水COD在10,000mg/L左右，出水COD穩(wěn)定在1400mg/L左右。

3.4 處理啤酒廢水

啤酒廢水的高濃度部分來自糖化和發(fā)酵車間，其高濃度部分COD濃度為2000～4000mg/L。其低濃度部分的廢水量大，COD濃度僅為300～800mg/L。啤酒廢水的BOD/COD值在0.7左右，且不含明顯抑制厭氧微生物生長的物質(zhì)，具可生化等點。

已建成的IC厭氧反應(yīng)器大部分用于處理啤酒廢水。目前我已多家啤酒了此工藝。IC厭氧反應(yīng)器和UASB反應(yīng)器處理啤酒廢水的對比情況見下表所示。由表可見，IC厭氧反應(yīng)器處理啤酒廢水的COD容積負荷可達15～30kg/m3˙d，水力停留時間為2～4.2h，去除率在75%以上，而處理啤酒廢水的UASB反應(yīng)器的COD容積負荷一般僅為4～7kg/(m3˙d)。

范圍

　　該反應(yīng)器可以效地處理機廢水，如酒精廢水、檸檬酸廢水、啤酒廢水、制藥廢水等，同時產(chǎn)生沼。

    厭氧反應(yīng)器廢水被盡可能均勻的引入反應(yīng)器的底部，污水向上通過包含顆粒污泥或絮狀污泥的污泥床。厭氧反應(yīng)發(fā)生在廢水和污泥顆粒接觸的過程。在厭氧狀態(tài)下產(chǎn)生的沼(主要是甲烷和二氧化碳)引起了內(nèi)部的循環(huán)，這對于顆粒污泥的形成和維持利。在污泥層形成的一些體附著在污泥顆粒上，附著和沒附著的體向反應(yīng)器部上升。上升到表面的污泥撞擊三相反應(yīng)器體發(fā)射器的底部，引起附著泡的污泥絮體脫。泡釋放后污泥顆粒將沉淀到污泥床的表面，附著和沒附著的體被收集到反應(yīng)器部的三相分離器的集室。置于 集室單元縫隙之下的擋板的為體發(fā)射器和防止沼泡進入沉淀區(qū)，否則將引起沉淀區(qū)的絮動，會阻礙顆粒沉淀。包含一些剩余固體和污泥顆粒的液體經(jīng)過分離器縫隙進入沉淀區(qū)。

    由于分離器的斜壁沉淀區(qū)的過流面積在接近水面時增加，因此上升流速在接近放點降低。由于流速降低污泥絮體在沉淀區(qū)可以絮凝和沉淀。累積在三相分離器上的污泥絮體在一定程度上將過其保持在斜壁上的摩擦力，其將滑回反應(yīng)區(qū)，這部分污泥又將與進水機物發(fā)生反應(yīng)

    厭氧反應(yīng)器包括以下幾個部分：進水和配水系統(tǒng)、反應(yīng)器的池體和三相分離器。

    在厭氧反應(yīng)器中重要的設(shè)備是三相分離器，這一設(shè)備安裝在反應(yīng)器的部并將反應(yīng)器分為下部的反應(yīng)區(qū)和上部的沉淀區(qū)。為了在沉淀器中取得對上升流中污泥絮體/顆粒的滿意的沉淀效果，三相分離器*個主要的就是盡可能效地分離從污泥床/層中產(chǎn)生的沼，別是在高負荷的情況下，在集室下面反射板的是防止沼通過集室之間的縫隙逸出到沉淀室，另外擋板還利于減少反應(yīng)室內(nèi)高產(chǎn)量所造成的液體絮動。反應(yīng)器的設(shè)計應(yīng)該是只要污泥層沒膨脹到沉淀器，污泥顆粒或絮狀污泥就能滑回到反應(yīng)室(應(yīng)該認識到時污泥層膨脹到沉淀器中不是一件壞事。相反，存在于沉淀器內(nèi)的膨脹的泥層將網(wǎng)捕分散的污泥顆粒/絮體，同時它還對可生物降解的溶解性COD起到一定的去除)。只一方面，存在一定可供污泥層膨脹的自由空間，以防止重的污泥在暫時性的機或水力負荷沖擊下流失是很重要的。水力和機(產(chǎn)率)負荷率兩者都會影響到污泥層以及污泥床的膨脹。厭氧系統(tǒng)原理是在形成沉降性能良好的污泥凝絮體的基礎(chǔ)上，并結(jié)合在反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置污泥沉淀系統(tǒng)使、液、固三相得到分離。形成和保持沉淀性能良好的污泥(其可以是絮狀污泥或顆粒型污泥)是厭氧系統(tǒng)良好的根本點。

宜都市IC厭氧反應(yīng)器設(shè)備

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

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到厭氧降解的目標 。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負荷增加操作方式：啟動初期容積負荷可從0.2-0.5kgCOD/m3?d開始，當生物降解能力達到80%以上時，再逐步加大。若低負荷進料，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測量VFA濃度，啟動階段VFA應(yīng)保持在3mmoL/L以下。

   ⑤當容積負荷走到2.0kgCOD/m3?d后，每次進料負荷可增大，但不過20%，只當進料增大，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)室較高的水力負荷，高水力負荷和高產(chǎn)負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荷。

   上反應(yīng)室是反應(yīng)器的低負荷區(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)負荷和較低的水力負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)負荷和水力負荷，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)負荷與水力負荷的方向，在高負荷下能避免污泥的流失，在一定程度上實現(xiàn)了“高負荷與污泥流失相分離”，從而使IC厭氧反器具比UASB、EGSB更高的機負荷

IC反應(yīng)器中的顆粒污泥

 1) 顆粒污泥的性質(zhì)與形成

能在反應(yīng)器內(nèi)形成沉降性能良好、活性高的顆粒污泥是IC反應(yīng)器的重要征，顆粒污泥的形成與成熟，也是IC反應(yīng)器強效穩(wěn)定的前提。

① 顆粒污泥的外觀：

顆粒污泥的外觀實際上是多種多樣，呈卵形、球形、絲形等；其平均直徑為1 mm,一般為0.1~2 mm,zui大可達3~5 mm；反應(yīng)區(qū)底部的顆粒污泥核心多為黑色，生物膜的表層則呈黑色、淡黑色、灰白色等；反應(yīng)區(qū)上部的顆粒污泥的揮發(fā)性相對較高；顆粒污泥質(zhì)軟，一定的韌性和粘性。

② 顆粒污泥的組成

在顆粒污泥中主要包括：各類微生物、機礦物以及機的胞外多聚物等，其VSS/SS一般為70~90%；顆粒污泥的主體是各類為微生物，包括水解發(fā)酵菌、產(chǎn)氫、產(chǎn)乙酸菌和產(chǎn)甲烷菌，產(chǎn)甲烷菌包括索氏甲烷絲菌、馬氏和巴氏甲烷八疊球菌等；一般顆粒污泥中C、H、N的比例為C約為40~50%、H約為7%、N約為10%；灰分含量因接種污泥的來源、處理水質(zhì)等的不同而較大差距，一般灰分含量可達8.8~55%；灰分含量與顆粒的密度很好的相關(guān)性。

胞外多聚物是另一重要組成，在顆粒污泥的表面和內(nèi)部，一般可見透明發(fā)亮的粘液狀物質(zhì)，主要是聚多糖、蛋白質(zhì)和糖醛酸等；含量差異很大，以胞外聚多糖為例，少的占顆粒干重的1~2%，多的占20~30%；胞外多聚物對于顆粒污泥的形成重要，其存在利于保持顆粒污泥的穩(wěn)定性。

3) 顆粒污泥的生物活性

顆粒污泥中的細菌是成層分布的，即外層中占優(yōu)點的細菌是水解發(fā)酵菌，而內(nèi)層則是產(chǎn)甲烷菌；顆粒污泥實際上是一種生物與環(huán)境條件相互依存和優(yōu)化的生態(tài)系統(tǒng)，各種細菌形成了一條很的食物鏈，利于種間氫和種間乙酸的傳遞，因此其活性很高。

4) 顆粒污泥的培養(yǎng)條件

在IC反應(yīng)器中培養(yǎng)出高濃活性的顆粒污泥，一般需要1~3個月；可以分為三個階段：啟動期、顆粒污泥形成期、顆粒污泥成熟期。

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