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IC厭氧反應(yīng)器

反應(yīng)器由下而上共分為5個(gè)區(qū)：

    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。
    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)。
    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)。
    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。
    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。

厭氧反應(yīng)器為什么會“酸化”？

    厭氧消化中非產(chǎn)甲烷菌降解機(jī)物的過程可產(chǎn)生大量的VFA和CO2，明顯降低系統(tǒng)pH；而產(chǎn)甲烷菌則在利用乙酸、甲酸、氫形成甲烷的過程中消耗機(jī)酸和CO2。兩者的共同可使反應(yīng)體系內(nèi)pH穩(wěn)定在一個(gè)適宜的范圍內(nèi)，并使廢水中COD順利地降解為甲烷、CO2而去除。然而，相對于非產(chǎn)甲烷菌而言，產(chǎn)甲烷菌對溫度、pH、氧化還原電位(ORP)、堿度及毒物質(zhì)等均很敏感，各種生態(tài)因子的生態(tài)幅均較窄，對生態(tài)因子的要求更加苛刻。所以當(dāng)系統(tǒng)中溫度、pH、ORP等生態(tài)因子或機(jī)負(fù)荷劇烈變化時(shí)，產(chǎn)甲烷菌的活性會受到一定程度抑制，而非產(chǎn)甲烷菌活性所受的影響較小，其產(chǎn)生的VFA不能部被產(chǎn)甲烷菌利用，使得厭氧體系內(nèi)VFA大量積累，兩大類細(xì)菌的代謝平衡被破壞。因而溫度、pH、ORP、機(jī)負(fù)荷等條件均導(dǎo)致厭氧酸化現(xiàn)象的產(chǎn)生。此外，溝流問題也常會導(dǎo)致厭氧反應(yīng)器的酸化現(xiàn)象。當(dāng)厭氧反應(yīng)器內(nèi)污泥粒度過細(xì)、密度大、液流分布不均勻時(shí)會出現(xiàn)溝流現(xiàn)象，由于活性污泥不能與進(jìn)水效接觸，易造成反應(yīng)器局部VFA的大量積累，進(jìn)而導(dǎo)致反應(yīng)器酸化；而酸化會降低產(chǎn)量、加大污泥黏度、增大反應(yīng)器“死區(qū)”體積，導(dǎo)致溝流問題進(jìn)一步惡化。
2、酸化的表象

(1)沼產(chǎn)量下降；
(2)沼中甲烷含量降低；
(3)消化液VFA增高；
(4)機(jī)物去除率下降；
(5)消化液pH值下降；
(6)碳酸鹽堿度與總堿度間差值明顯增加；
(7)洗出的顆粒污泥顏色變淺沒光澤；
(8)反應(yīng)器出水產(chǎn)生明顯異味；
(9)ORP(氧化還原電位)值上升等；
(10)微生物種群“畸變”或減少。

pH值對厭氧處理的影響體現(xiàn)在哪些方面?

    厭氧微生物對其活動范圍內(nèi)的pH值一定的要求，產(chǎn)酸菌對pH值的適應(yīng)范圍較廣，一般在4.5～8.0之間都能維持較高的活性。而甲烷菌對pH值較為敏感，適應(yīng)范圍較窄，在6.6～7.4之間較為適宜，*pH值為7.0～7.2。因此，在厭氧處理過程中，尤其是產(chǎn)酸和產(chǎn)甲烷在一個(gè)構(gòu)筑物內(nèi)進(jìn)行時(shí)，通常要保持反應(yīng)器內(nèi)的pH值在6.5～7.2之間，保持在6.8～7.2的范圍內(nèi)。厭氧處理要求的*pH值指的是反應(yīng)器內(nèi)混合液的pH值，而不是進(jìn)水的pH值，因?yàn)樯锘瘜W(xué)過程和稀釋可以迅速改變進(jìn)水的pH值。反應(yīng)器出水的pH值一般等于或接近反應(yīng)器內(nèi)部的pH值。含大量溶解性碳水化合物的廢水進(jìn)入?yún)捬醴磻?yīng)器后，會因產(chǎn)生乙酸而引起pH值的迅速降低，而經(jīng)過酸化的廢水進(jìn)入反應(yīng)器后，pH值將會上升。含大量蛋白質(zhì)或氨基酸的廢水，由于氨的形成，pH可能會略上升。因此，對不同性的廢水，可控制不同的pH值，可能低于或高于反應(yīng)器所要求的pH值。

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)效果好，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)荷能力強(qiáng)：處理低濃度廢水（COD=2000—3000mg/L）時(shí)，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(shí)，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）抗低溫能力強(qiáng)：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(shí)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(shí)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(gè)月，而普通UASB啟動周期長達(dá)4～6個(gè)月。
   （9）沼利用價(jià)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)器內(nèi)出現(xiàn)泡沫、化學(xué)沉淀等不良現(xiàn)象的原因?

    厭氧反應(yīng)器中時(shí)會產(chǎn)生大量泡沫，泡沫呈半液半固狀，嚴(yán)重時(shí)可充滿相空間并帶入沼管道，導(dǎo)致沼系統(tǒng)的困難。

    產(chǎn)生泡沫的主要原因是厭氧系統(tǒng)不穩(wěn)定，因?yàn)榕菽饕怯捎贑O2產(chǎn)量太大形成的，當(dāng)反應(yīng)器內(nèi)溫度波動或負(fù)荷發(fā)生突變等情況發(fā)生時(shí)，均可導(dǎo)致系統(tǒng)的不穩(wěn)定和CO2的產(chǎn)量增加，進(jìn)而導(dǎo)致泡沫的產(chǎn)生。如果將不穩(wěn)定因素及時(shí)除，泡沫現(xiàn)象一般也會隨之消失。在厭氧污泥培養(yǎng)初期，由于CO2產(chǎn)量大而甲烷產(chǎn)量少，也會出現(xiàn)泡沫，隨著甲烷菌的培養(yǎng)成熟，CO2產(chǎn)量減少，泡沫一般也會逐漸消失。進(jìn)水中含蛋白質(zhì)是產(chǎn)生泡沫的一個(gè)原因，而微生物本身新陳代謝過程中產(chǎn)生的一些中間產(chǎn)物也會降低水的表面張力而生成泡。厭氧生物處理過程中大量產(chǎn)會產(chǎn)生類似好氧處理的曝而形成泡問題，負(fù)荷突然升高所帶來的產(chǎn)量突然增加也可能出現(xiàn)泡沫問題。

    碳酸鈣(CaCO3)沉淀：處理廢水鈣含量高或利用石灰補(bǔ)充堿度，都會增加產(chǎn)生碳酸鈣沉淀的可能性。高濃度的碳酸氫鹽和磷酸鹽都利于鈣的沉淀。

    鳥糞石(MgNH4PO4)沉淀：進(jìn)水中含較高濃度的溶解性正磷酸鹽、氨氮和 鎂離子時(shí)，就會生成鳥糞石沉淀。厭氧處理系統(tǒng)鳥糞石沉淀主要在管道彎頭、水泵入口和二沉池進(jìn)出口等處出現(xiàn)。

厭氧反應(yīng)四個(gè)階段

一般來說，廢水中復(fù)雜機(jī)物物料比較多，通過厭氧分解分四個(gè)階段加以降解：

    （1）水解階段：高分子機(jī)物由于其大分子體積，不能直接通過厭氧菌的細(xì)胞壁，需要在微生物體外通過胞外酶加以分解成小分子。廢水中特例的機(jī)物質(zhì)比如纖維素被纖維素酶分解成纖維二糖和葡萄糖，淀粉被分解成麥芽糖和葡萄糖，蛋白質(zhì)被分解成短肽和氨基酸。分解后的這些小分子能夠通過細(xì)胞壁進(jìn)入到細(xì)胞的體內(nèi)進(jìn)行下一步的分解。

    （2）酸化階段：上述的小分子機(jī)物進(jìn)入到細(xì)胞體內(nèi)轉(zhuǎn)化成更為簡單的化合物并被分配到 細(xì)胞外，這一階段的主要產(chǎn)物為揮發(fā)性脂肪酸（VFA），同時(shí)還部分的醇類、乳酸、二氧化碳、氫、氨、硫化氫等產(chǎn)物產(chǎn)生。

    （3）產(chǎn)乙酸階段：在此階段，上一步的產(chǎn)物進(jìn)一步被轉(zhuǎn)化成乙酸、碳酸、氫以及新的細(xì)胞物質(zhì)。

    （4）產(chǎn)甲烷階段：在這一階段，乙酸、氫、碳酸、甲酸和甲醇都被轉(zhuǎn)化成甲烷、二氧化碳和新的細(xì)胞物質(zhì)。這一階段也是整個(gè)厭氧過程為重要的階段和整個(gè)厭氧反應(yīng)過程的限速階段。

IC厭氧反應(yīng)器

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