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安市IC厭氧反應(yīng)器設(shè)備

三相分離器的基本要求及工作原理

　　三相分離器是EGSB反應(yīng)器的重要結(jié)構(gòu)，它對污泥床的正常和獲得良好的出水水質(zhì)起著十分重要的。它同時(shí)具以下兩個功能：一是收集從分離器下反應(yīng)室產(chǎn)生的沼；二是使得在分離器之上的懸浮物沉淀下來。要實(shí)現(xiàn)這兩個功能，在厭氧反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置的三相分離器應(yīng)滿足以下條件：

　?、偎臀勰嗟幕旌衔镌谶M(jìn)入沉淀室之前，泡必須得到分離。

　?、诔恋韰^(qū)的表面負(fù)荷應(yīng)在3.0 m3／（m2·h）以下，混合液進(jìn)入沉淀區(qū)前，通過入流孔道的流速不大于顆粒污泥的沉降速度。

　?、塾捎趨捬跷勰嗑吣Y(jié)的性質(zhì)，液流上升通過泥層時(shí)，應(yīng)利于在沉淀器中形成污泥層。沉淀區(qū)斜壁角度要適當(dāng)，應(yīng)使沉淀在斜底上的污泥不積聚，盡快滑回反應(yīng)區(qū)內(nèi)。

　?、軕?yīng)防止室產(chǎn)生大量的泡沫；并控制室的高度，防止浮渣堵塞出管。

IC厭氧反應(yīng)器的基本原理及點(diǎn)

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(dá)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(jìn)入*反應(yīng)室進(jìn)行污染物的生化降解，此處的COD容積負(fù)荷很高，大部分進(jìn)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(shí)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(jìn)水充分混合進(jìn)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(jìn)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(jìn)入液分離器。二反應(yīng)室中的混合液在沉淀區(qū)進(jìn)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(diǎn)

IC厭氧反應(yīng)器獨(dú)的內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)，加強(qiáng)了廢水中機(jī)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(fù)荷，IC厭氧反應(yīng)器的機(jī)負(fù)荷是普通UASB反應(yīng)器的3倍左右，同時(shí)反應(yīng)器在去除效果的條件下，能達(dá)到較低的水力停留時(shí)間。IC厭氧反應(yīng)器實(shí)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(shí)現(xiàn)強(qiáng)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(shí)際水量遠(yuǎn)大于水量，內(nèi)循環(huán)水稀釋了進(jìn)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(shí)，IC厭氧反應(yīng)器的容積負(fù)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(shí)的接種污泥。當(dāng)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(shí)，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?？撕频炔捎米孕性O(shè)計(jì)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(jìn)行啟動，歷時(shí)60天時(shí)間完成了反應(yīng)器的啟動。IC厭氧反應(yīng)器的啟動時(shí)間雖然比UASB要短，但要達(dá)到反應(yīng)器內(nèi)部的動力內(nèi)循環(huán)仍然需要較長的時(shí)間。現(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(diǎn)。

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(jìn)水COD在3～3.5mg/L，COD去除率達(dá)到90%。河南天冠燃料乙醇限是一家燃料乙醇企業(yè)，引進(jìn)了IC厭氧反應(yīng)器，經(jīng)過一段時(shí)間的調(diào)試，使容積負(fù)荷達(dá)到了12kgCOD/m3˙d，COD的去除率達(dá)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(hù)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(jī)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(dá)到了78%，出水COD在2000mg/L以下，能滿足后續(xù)好氧和浮處理負(fù)荷的要求，從而確保了整個廢水處理系統(tǒng)出水的達(dá)標(biāo)放。

3.3 處理造紙廢水

隨著社會的進(jìn)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(fèi)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(yán)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(diǎn)，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(jìn)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(dá)到設(shè)計(jì)負(fù)荷12kgCOD/m3˙d。進(jìn)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(diǎn)。

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(fù)荷可達(dá)15～30kg/m3˙d，水力停留時(shí)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(fù)荷一般僅為4～7kg/(m3˙d)。

    厭氧反應(yīng)器包括以下幾個部分：進(jìn)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(fù)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(jì)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(rèn)識到時(shí)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(shí)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(shí)性的機(jī)或水力負(fù)荷沖擊下流失是很重要的。水力和機(jī)(產(chǎn)率)負(fù)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(diǎn)。

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(jī)廢水處理工程

安市IC厭氧反應(yīng)器設(shè)備

啟動的要點(diǎn)

   ①啟動一定要逐步進(jìn)行，留充裕的時(shí)間，并不能期望很短時(shí)間進(jìn)入加料達(dá)到厭氧降解的目標(biāo) 。因?yàn)閱訉?shí)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(jìn)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(shí)負(fù)荷一般不能高，時(shí)間不能短，每次進(jìn)料要少，間隔時(shí)間要長。

   ②混合進(jìn)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(jìn)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(shí)，則亦應(yīng)稀釋至100mg/L以下才能進(jìn)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(shí)，再逐步加大。若低負(fù)荷進(jìn)料，厭氧過程仍不正常COD不能消化，則進(jìn)料間斷時(shí)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(jìn)料負(fù)荷可增大，但不過20%，只當(dāng)進(jìn)料增大，而VFA濃度且維持不變，或仍維持在﹤3mmoL/L水平時(shí)，進(jìn)料量才能不斷增大進(jìn)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(jìn)入IC厭氧反器的機(jī)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(jìn)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(jī)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(jī)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(jī)物，沼產(chǎn)量少。產(chǎn)負(fù)荷低，內(nèi)循環(huán)不進(jìn)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(qiáng)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(shí)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(jī)負(fù)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(qiáng)效穩(wěn)定的前提。

① 顆粒污泥的外觀：

顆粒污泥的外觀實(shí)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(dá)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(jī)礦物以及機(jī)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(dá)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(xì)菌是成層分布的，即外層中占優(yōu)點(diǎn)的細(xì)菌是水解發(fā)酵菌，而內(nèi)層則是產(chǎn)甲烷菌；顆粒污泥實(shí)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(xì)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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