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樂昌市IC厭氧反應(yīng)器

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)器更具優(yōu)點(diǎn)。

    （1）容積負(fù)荷高：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)效

好，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：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：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）性好：利用二級UASB串聯(lián)分級厭氧處理，可以補(bǔ)償厭氧過程中K s高產(chǎn)生的不利影響。Van Lier在1994年證明，反應(yīng)器分級會降低出水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。

   （9）沼利用價值高：反應(yīng)器產(chǎn)生的生物純，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

厭氧反應(yīng)四個階段

水解反應(yīng)
    水解可定義為復(fù)雜的非溶解性的聚合物被轉(zhuǎn)化成簡單的溶解性單體和二聚體的過程。水解反應(yīng)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(zhì)素、大分子纖維素就很難水解。
水解速度的可由以下動力學(xué)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(shù)（d－1）；
T——停留時間（d）。

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)和液分離區(qū)。

1. 混合區(qū)：反應(yīng)器底部進(jìn)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。
2. 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。混合液上升流和沼的劇烈擾動使該反應(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。隨著沼產(chǎn)量的增多，一部分泥水混合物被沼提升至部的液分離區(qū)。
3. 液分離區(qū)：被提升的混合物中的沼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)。
4. 2厭氧區(qū)：經(jīng)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(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，因此沼產(chǎn)生量較少。沼通過沼管導(dǎo)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。
5. 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，上清液由出水管走，沉淀的顆粒污泥返回2厭氧區(qū)污泥床。

發(fā)酵酸化反應(yīng)
     發(fā)酵可以被定義為機(jī)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(jī)物被轉(zhuǎn)化成以揮發(fā)性脂肪酸為主的末端產(chǎn)物。酸化過程是由大量的、多種多樣的發(fā)酵細(xì)菌來完成的，在這些細(xì)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(yīng)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(hù)了產(chǎn)甲烷菌的條件。
產(chǎn)乙酸反應(yīng)
    發(fā)酵階段的產(chǎn)物揮發(fā)性脂肪酸VFA在產(chǎn)乙酸階段進(jìn)一步降解成乙酸，其常用反應(yīng)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(yīng)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(yīng)中氫的消耗，使得反應(yīng)能夠向右進(jìn)行，在一階段，氫的平衡顯得更加重要，同時后續(xù)的產(chǎn)甲烷過程為這一階段的轉(zhuǎn)化提供能量。實(shí)際上這一階段和前面的發(fā)酵階段都是由同一類細(xì)菌完成，都在細(xì)菌體內(nèi)進(jìn)行，并且產(chǎn)物放到水體中，界限并沒十分清楚，在設(shè)計反應(yīng)器時，沒足夠的理由把他們分開。
產(chǎn)甲烷反應(yīng)
    在厭氧反應(yīng)中，大約70%左右的甲烷由乙酸歧化菌產(chǎn)生，這也是這幾個階段中遵循莫諾方程反應(yīng)的階段。另一類產(chǎn)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(xì)菌也能利用甲酸產(chǎn)生甲烷。主要的產(chǎn)甲烷過程反應(yīng)：
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

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，是很好的能源物質(zhì)，可用于發(fā)電和家庭燃；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)到規(guī)準(zhǔn)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。

    一套設(shè)計好的系統(tǒng)，沒按照反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行的啟動，是不能稱之為成功的系統(tǒng)的，在這里，根據(jù)一些工程實(shí)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(shù)量按照25KgMLVSS/m3池容計算，投加時的污泥必須通過篩網(wǎng)進(jìn)行粗渣的清除（這一點(diǎn)非常重要）；
    2、由于原水具比較好的生化性，進(jìn)水不需要馴化，但*次進(jìn)水進(jìn)滿池體后，停止進(jìn)水，通過臨時配備的水下攪拌機(jī)進(jìn)行池底強(qiáng)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(biāo)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(nèi)液相中的COD；
    3、24個小時后，開始按設(shè)計負(fù)荷進(jìn)水并采取一定的出水回流，回流比根據(jù)反應(yīng)器的高度調(diào)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(jìn)行污泥回流，同時投加營養(yǎng)物質(zhì)；
    5、連續(xù)這樣一個星期，隨時監(jiān)測各項(xiàng)出水指標(biāo)，以便正確反應(yīng)反應(yīng)器內(nèi)生物的反應(yīng)狀態(tài)
    6、作一些鏡檢。

樂昌市IC厭氧反應(yīng)器

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