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淮北市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)荷能力強(qiáng)：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 

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?；旌弦荷仙骱驼拥膭×覕_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。?

    IC厭氧反應(yīng)器是強(qiáng)效厭氧反應(yīng)器，即內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器，相似由2層UASB反應(yīng)器串聯(lián)而成，用于機(jī)高濃度廢水，如，玉米淀粉廢水、檸檬酸廢水、啤酒廢水、土豆加工廢水、酒精廢水。IC 反應(yīng)器當(dāng)前在造紙行業(yè)較多的是用各類廢紙作原料的造紙企業(yè)，處理的包括實(shí)現(xiàn)一般的達(dá)標(biāo)放，通過治理后的，從而達(dá)到節(jié)水和治污的雙重。
    IC厭氧反應(yīng)器水封罐主要由杯形罐體和進(jìn)、出水口組成，其征在于 園底杯形罐的罐壁上部設(shè)相對的進(jìn)、出水口，其進(jìn)水口的水 平位置略高于出水口；進(jìn)水口處裝活動式閥板，該閥板與進(jìn) 水口的接觸面上設(shè)密封墊；下端為弧形的隔板從罐蓋的 扁孔垂直插入罐內(nèi)至下部。IC厭氧反應(yīng)器的水封罐可以隔絕空，可以維持厭氧反應(yīng)器的壓力，可以起阻火器的，還可以一定的沼凈化效果。 
    IC厭氧反應(yīng)器水封罐工作原理如下：密閉罐中原油沉降分離后的含硫化氫天然通過水封罐管道進(jìn)入水封罐的底部，通過底部篩管分散流后進(jìn)入水域空間，含硫化氫天然從水域底部上升后聚集在水封罐的液體上部空間，當(dāng)體不斷由液體中分離出來，在上部空間聚集形成一定壓力后，由水封罐部出口管線出燃燒。當(dāng)發(fā)生回火時，水域成為含硫化氫天然流程的隔斷部分，能夠效的保護(hù)罐，同時天然通過水域空間時，一部分凝液被降溫分離，在水域上部形成凝析液層，減緩了阻火器的堵塞情況。隨著對的日益重視，在廢水末端處理方面也進(jìn)行了大量的資金投入，如在造紙二部和板紙廢水厭氧處理技術(shù)的足以證明。廢水的厭氧處理技術(shù)以其低、、污泥易于處理等優(yōu)點(diǎn)在廢水處理中正發(fā)揮著越來越大的。

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(jì)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。

原理
    在厭氧處理過程中，廢水中的機(jī)物經(jīng)大量微生物的共同，被終轉(zhuǎn)化為甲烷、二氧化碳、水、硫化氫和氨等。在此過程中，不同微生物的代謝過程相互影響，相互制約，形成了復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)。對高分子機(jī)物的厭氧過程的敘述，助于我們了解這一過程的基本內(nèi)容。高分子機(jī)物的厭氧降解過程可以被分為四個階段：水解階段、發(fā)酵(或酸化)階段、產(chǎn)乙酸階段和產(chǎn)甲烷階段。
水解階段
    水解可定義為復(fù)雜的非溶解性的聚合物被轉(zhuǎn)化為簡單的溶解性單體或二聚體的過程。
高分子機(jī)物因相對分子量巨大，不能透過細(xì)胞膜，因此不可能為細(xì)菌直接利用。它們在*階段被細(xì)菌胞外酶分解為小分子。例如：纖維素被纖維素酶水解為纖維二糖與葡萄糖，淀粉被分解為麥芽糖和葡萄糖，蛋白質(zhì)被蛋白質(zhì)酶水解為短肽與氨基酸等。這些小分子的水解產(chǎn)物能夠溶解于水并透過細(xì)胞膜為細(xì)菌所利用。水解過程通常較緩慢，因此被認(rèn)為是含高分子機(jī)物或懸浮物廢液厭氧降解的限速階段。多種因素如溫度、機(jī)物的組成、水解產(chǎn)物的濃度等可能影響水解的速度與水解的程度。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）
發(fā)酵或酸化階段
    發(fā)酵可定義為機(jī)物化合物既作為電子受體也是電子供體的生物降解過程，在此過程中溶解性機(jī)物被轉(zhuǎn)化為以揮發(fā)性脂肪酸為主的末端產(chǎn)物，因此這一過程也稱為酸化。
在這一階段，上述小分子的化合物發(fā)酵細(xì)菌（即酸化菌）的細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)化為更為簡單的化合物并分泌到細(xì)胞外。發(fā)酵細(xì)菌絕大多數(shù)是嚴(yán)格厭氧菌，但通常約1%的兼性厭氧菌存在于厭氧環(huán)境中，這些兼性厭氧菌能夠起到保護(hù)像甲烷菌這樣的嚴(yán)格厭氧菌免受氧的損害與抑制。這一階段的主要產(chǎn)物揮發(fā)性脂肪酸、醇類、乳酸、二氧化碳、氫、氨、硫化氫等，產(chǎn)物的組成取決于厭氧降解的條件、底物種類和參與酸化的微生物種群。與此同時，酸化菌也利用部分物質(zhì)合成新的細(xì)胞物質(zhì)，因此，未酸化廢水厭氧處理時產(chǎn)生更多的剩余污泥。
    在厭氧降解過程中，酸化細(xì)菌對酸的耐受力必須加以考慮。酸化過程pH下降到4時能可以進(jìn)行。但是產(chǎn)甲烷過程pH值的范圍在6.5～7.5之間，因此pH值的下降將會減少甲烷的生成和氫的消耗，并進(jìn)一步引起酸化末端產(chǎn)物組成的改變。
產(chǎn)乙酸階段
    在產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌的下，上一階段的產(chǎn)物被進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為乙酸、氫、碳酸以及新的細(xì)胞物質(zhì)。
其某些反應(yīng)式如下：
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
甲烷階段
    這一階段，乙酸、氫、碳酸、甲酸和甲醇被轉(zhuǎn)化為甲烷、二氧化碳和新的細(xì)胞物質(zhì)。甲烷細(xì)菌將乙酸、乙酸鹽、二氧化碳和氫等轉(zhuǎn)化為甲烷的過程兩種不同的產(chǎn)甲烷菌完成，一組把氫和二氧化碳轉(zhuǎn)化成甲烷，另一組從乙酸或乙酸鹽脫羧產(chǎn)生甲烷，前者約占總量的1/3，后者約占2/3。
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
在甲烷的形成過程中，主要的中間產(chǎn)物是甲基輔酶M（CH3-S-CH2-SO3-）。

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