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MYY-1-商洛IC厭氧反應器

工作原理

   它相似由2層UASB反應器串聯而成。按功能劃分，反應器由下而上共分為5個區(qū)：混合區(qū)、1厭氧區(qū)、2厭氧區(qū)、沉淀區(qū)和液分離區(qū)。
   混合區(qū)：反應器底部進水、顆粒污泥和液分離區(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入該區(qū)，在高濃度污泥下，大部分機物轉化為沼?；旌弦荷仙骱驼拥膭×覕_動使該反應區(qū)內污泥呈膨脹和流化狀態(tài)，加強了泥水表面接觸，污泥由此而保持著高的活性。隨著沼產量的增多，一部分泥水混合物被沼提升至部的液分離區(qū)。
   液分離區(qū)：被提升的混合物中的沼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(qū)，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(huán)。
   2厭氧區(qū)：經1厭氧區(qū)處理后的廢水，除一部分被沼提升外，其余的都通過三相分離器進入2厭氧區(qū)。該區(qū)污泥濃度較低，且廢水中大部分機物已在1厭氧區(qū)被降解，因此沼產生量較少。沼通過沼管導入液分離區(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)進行固液分離，上清液由出水管走，沉淀的顆粒污泥返回2厭氧區(qū)污泥床。
從IC反應器工作原理中可見，反應器通過2層三相分離器來實現SRT>HRT，獲得高污泥濃度；通過大量沼和內循環(huán)的劇烈擾動，使泥水充分接觸，獲得良好的傳質效果。

厭氧反應四個階段

水解反應
   水解可定義為復雜的非溶解性的聚合物被轉化成簡單的溶解性單體和二聚體的過程。水解反應針對不同的廢水類型差別很大，這要取決于胞外酶能否效的接觸到底物。因此，大的顆粒比小顆粒底物要難降解很多，比如造紙廢水、印染廢水和制藥廢水的木質素、大分子纖維素就很難水解。
水解速度的可由以下動力學方程加以描述：
ρ=ρo/(1+Kh.T)
ρ ——可降解的非溶解性底物濃度（g/l）；
ρo———非溶解性底物的初始濃度（g/l）；
Kh——水解常數（d－1）；
T——停留時間（d）。
發(fā)酵酸化反應
    發(fā)酵可以被定義為機化合物既作為電子受體也作為電子供體的生物降解過程，在此過程中機物被轉化成以揮發(fā)性脂肪酸為主的末端產物。酸化過程是由大量的、多種多樣的發(fā)酵細菌來完成的，在這些細菌中大部分是專性厭氧菌，只1%是兼性厭氧菌，但正是這1%的兼性菌在反應器受到氧的沖擊時，能迅速消耗掉這些氧，保持廢水低的氧化還原電位，同時也保護了產甲烷菌的條件。
產乙酸反應
   發(fā)酵階段的產物揮發(fā)性脂肪酸VFA在產乙酸階段進一步降解成乙酸，其常用反應式如以下幾種：
CH3CHOHCOO-+2H2O —> CH3COO-+HCO3-+H++2H2 ΔG’0=-4.2KJ/MOL
CH3CH2OH+H2O－> CH3COO-+H++2H2O ΔG’0=9.6KJ/MOL
CH3CH2CH2COO-+2H2O－> 2CH3COO-+H++2H2 ΔG’0=48.1KJ/MOL
CH3CH2COO-+3H2O－> CH3COO-+HCO3-+H++3H2 ΔG’0=76.1KJ/MOL
4CH3OH+2CO2－> 3CH3COO-+2H2O ΔG’0=-2.9KJ/MOL
2HCO3-+4H2+H+－>CH3COO-+4H2O ΔG’0=-70.3KJ/MOL
    從上面的反應方程式可以看出，乙醇、丁酸和丙酸不會被降解，但由于后續(xù)反應中氫的消耗，使得反應能夠向右進行，在一階段，氫的平衡顯得更加重要，同時后續(xù)的產甲烷過程為這一階段的轉化提供能量。實際上這一階段和前面的發(fā)酵階段都是由同一類細菌完成，都在細菌體內進行，并且產物放到水體中，界限并沒十分清楚，在設計反應器時，沒足夠的理由把他們分開。

產甲烷反應
   在厭氧反應中，大約70%左右的甲烷由乙酸歧化菌產生，這也是這幾個階段中遵循莫諾方程反應的階段。另一類產生甲烷的微生物是由氫和二氧化碳形成的。在正常條件下，他們大約占30%左右。其中約一般的嗜氫細菌也能利用甲酸產生甲烷。主要的產甲烷過程反應：
CH3COO-+H2O－>CH4+HCO3- ΔG’0=-31.0KJ/MOL
HCO3-+H++4H2－>CH4+3H2O ΔG’0=-135.6KJ/MOL
4CH3OH－>3CH4+CO2+2H2O ΔG’0=-312KJ/MOL
4HCOO-+2H+－>CH4+CO2+2HCO3- ΔG’0=-32.9KJ/MOL
    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，根據一些工程實踐以及外一些報道，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(xù)8個小時攪拌以上，停止攪拌靜止8個小時，通過泥管除池體標高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(xù)帶你就停止回流，并進行污泥回流，同時投加營養(yǎng)物質；
   5、連續(xù)這樣一個星期，隨時監(jiān)測各項出水指標，以便正確反應反應器內生物的反應狀態(tài)
   6、作一些鏡檢。

MYY-1-商洛IC厭氧反應器

正式啟動反應器的步驟

1、檢查閥門開啟是否正確、是否能開啟正常。各項準備工作是否完按試車方案要求準備完畢。各項驗收是否完結束。再次按施工設計詳細檢查一遍是否漏項、缺項、不到位的地方等。

2、開始按事先制定好的對厭氧反應器進行“試漏、密性試驗、吹掃"的操作方案進行操作。

提醒：憋壓試驗時一定要緩慢通，直到*個三項分離器開始翻時才停止供，這時就可以計算水封液位了。如果可能將三項分離器調整到同時翻。另外，進行出水堰水平試驗一定要小水量，這樣找出的出水堰才能比較水平同時出水。

3、如果上述操作均順利完成，建議反應器的水不要外，直接進行污泥接種。在進污泥之前，切記要水封液位處在正?？刂埔何唬瑫r水封部的放空閥要完打開而且與沼相連的用于以后檢修吹掃用的空或氮管路的閥門前一定要用盲板封死。污泥接種量我的經驗是論顆粒污泥還是絮狀污泥都要在反應器體積的1/3~1/2之間，當然少一點也可以。

一般來說，影響Kh的因素很多，很難確定一個定的方程來求解Kh，但我們可以根據一些定條件的Kh，反推導出水解反應器的容積和非常好的反應條件。在實際工程實施中，條件的話，應針對要處理的廢水作一些Kh的測試工作。通過對外一些報道的研究，提出在低溫下水解對脂肪和蛋白質的降解速率非常慢，這個時候，可以不考慮厭氧處理方式。對于生活污水來說，在溫度15的情況下，Kh=0.2左右。但在水解階段我們不需要過多的COD去除效果，而且在一個反應器中你很難嚴格的把厭氧反應的幾個階段區(qū)分開來，一旦停留時間過長，對工程的性就不太。如果就單獨的水解反應針對生活污水來說，COD可以控制到0.1的去除效果就可以了。

把這些參數和給定的條件代入到水解動力學方程中，可以得到停留水解停留時間：

T=13.44h

這對于水解和后續(xù)階段處于一個反應器中厭氧處理單元來說是一個很短的時間，在實際工程中也完可以實現。如果條件的地方我們可以適當提高廢水的反應溫度，這樣反應時間還會大大縮短。而且一般對于城市污水來說，長的水管網和廢水中本生的生物多樣性，所以當廢水流到廢水處理場時，這個過程也在很大程度上完成，到目前為止還沒看到關于水解作為生活污水厭氧反應的限速報道。

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