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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(guò)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(duì)厭氧消化過(guò)程的影響。

   （4）抗低溫能力強(qiáng)：溫度對(duì)厭氧消化的影響主要是對(duì)消化速率的影響。IC反應(yīng)器由于含大量的微生物，溫度對(duì)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(duì)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(dòng)循環(huán)，不必外加動(dòng)力：普通厭氧反應(yīng)器的回流是通過(guò)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(dòng)力來(lái)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(dòng)力消耗。

   （7）性好：利用二級(jí)UASB串聯(lián)分級(jí)厭氧處理，可以補(bǔ)償厭氧過(guò)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(jí)會(huì)降低出水VFA濃度，延長(zhǎng)生物停留時(shí)間，使反應(yīng)進(jìn)行穩(wěn)定。

   （8）啟動(dòng)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(dòng)提供利條件。IC反應(yīng)器啟動(dòng)周期一般為1～2個(gè)月，而普通UASB啟動(dòng)周期長(zhǎng)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 

    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(duì)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(dòng)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(guò)水封罐管道進(jìn)入水封罐的底部，通過(guò)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(lái)，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(shí)，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(shí)天然通過(guò)水域空間時(shí)，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(duì)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(lái)越大的。

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(jiǎn)單的溶解性單體或二聚體的過(guò)程。
高分子機(jī)物因相對(duì)分子量巨大，不能透過(guò)細(xì)胞膜，因此不可能為細(xì)菌直接利用。它們?cè)?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(guò)細(xì)胞膜為細(xì)菌所利用。水解過(guò)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(dòng)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(shí)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(guò)程，在此過(guò)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(guò)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(jiǎn)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(shí)，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(shí)產(chǎn)生更多的剩余污泥。
    在厭氧降解過(guò)程中，酸化細(xì)菌對(duì)酸的耐受力必須加以考慮。酸化過(guò)程pH下降到4時(shí)能可以進(jìn)行。但是產(chǎn)甲烷過(guò)程pH值的范圍在6.5～7.5之間，因此pH值的下降將會(huì)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。

低濃度廢水反應(yīng)速率的

    以生活污水為例，一般來(lái)說(shuō)影響廢水厭氧反應(yīng)速率的因素很多，包括反應(yīng)溫度、廢水的毒性、原水基質(zhì)濃度、原水的PH值、傳質(zhì)效率、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的平衡、微量元素的催化等等。對(duì)于生活污水來(lái)說(shuō)，影響比較大的因素反應(yīng)溫度、原水的基質(zhì)濃度、傳質(zhì)效率以及微量元素的催化。因?yàn)樯钗鬯臓I(yíng)養(yǎng)比和PH值被*為非常適合生物的生長(zhǎng)的。在前面的敘述中，已經(jīng)提及了厭氧反應(yīng)的前三個(gè)階段對(duì)于生活污水來(lái)說(shuō)，很快就可以完成，尤其水解階段，不存在傳質(zhì)的限制，同時(shí)通常長(zhǎng)距離的管網(wǎng)也給水解提供了足夠的時(shí)間。因此我們提出的厭氧處理低濃度廢水設(shè)計(jì)思想中，主要考慮產(chǎn)甲烷過(guò)程作為限速步驟。由于產(chǎn)甲烷階段遵循莫諾方程，整個(gè)速率的確定以莫諾方程為基礎(chǔ)。在上式中，很難把總體反應(yīng)的Ks值估算出來(lái)，因?yàn)樗艿降挠绊懸蛩睾芏?，?duì)于不同類型的廢水差別很大。對(duì)于生活污水來(lái)說(shuō)可以根據(jù)不同的單個(gè)因素影響列成很多分式莫諾方程，后各式相乘再加上修正系數(shù)，這個(gè)方程可以得出比較接近的Ks值，作為厭氧處理生活污水時(shí)的參考設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。
 

中試與工程應(yīng)注意的問(wèn)題
    通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)室里理論的研究和推斷，采用強(qiáng)效厭氧反應(yīng)器處理城市污水完是可行的。在中試和工程設(shè)計(jì)中，我們應(yīng)該從上述分析角度出發(fā)，完善厭氧系統(tǒng)，以下措施是必要的：

1、在反應(yīng)器的形式上考慮推流式的活塞反應(yīng)器；
2、為了減少低濃度時(shí)，基質(zhì)傳質(zhì)速率（包括液相中的機(jī)物向菌膠團(tuán)或顆粒污泥傳質(zhì)以及細(xì)胞壁外向細(xì)胞壁內(nèi)傳質(zhì)）對(duì)整個(gè)反應(yīng)速率的影響，在反應(yīng)器底部投加一定數(shù)量的活性炭作為載體是非常必要的，但考慮到沼和布水的影響，投加數(shù)量不宜過(guò)多，初步考慮為40g/L顆粒狀活性炭；
3、建議在反應(yīng)器的上部設(shè)置、水、固三相分離系統(tǒng)；
4、設(shè)置一套完善的出水回流系統(tǒng)，并可以調(diào)節(jié)回流量，用儀表顯示并控制；
5、出水設(shè)置MLSS濃度計(jì)加以監(jiān)測(cè)，隨時(shí)了解反應(yīng)器的污泥情況；
6、在反應(yīng)器的底部、中部、部設(shè)置堿度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，隨時(shí)監(jiān)測(cè)反應(yīng)器內(nèi)的生物反應(yīng)條件；
7、設(shè)置一套啟動(dòng)用的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和微量元素添加系統(tǒng)是十分必要的；
8、設(shè)置溫度傳感器，了解原水水溫的變化對(duì)反應(yīng)器的沖擊影響；
9、進(jìn)水設(shè)置流量傳感器和機(jī)物在線監(jiān)測(cè)儀器，并通過(guò)程序加以顯示到控制室中，隨時(shí)計(jì)算進(jìn)水污泥負(fù)荷以及上升流速；
10、必要的預(yù)處理措施，比如除渣處理措施；
11、在北方的廢水處理系統(tǒng)，反應(yīng)器建議修建在室內(nèi)或采取嚴(yán)密的保溫措施；
12、其他必要的輔助系統(tǒng)，如消除泥水界面泥渣層的噴淋系統(tǒng)。

  同樣，一套設(shè)計(jì)好的系統(tǒng)，沒(méi)按照反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行的啟動(dòng)，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(bào)道，明基對(duì)厭氧處理低濃度廢水時(shí)啟動(dòng)提出一些參考性建議（針對(duì)生活污水）：  
    1、啟動(dòng)時(shí)，先投加載體，在投加污泥，污泥的數(shù)量按照25KgMLVSS/m3池容計(jì)算，投加時(shí)的污泥必須通過(guò)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(guò)臨時(shí)配備的水下攪拌機(jī)進(jìn)行池底強(qiáng)制攪拌，連續(xù)8個(gè)小時(shí)攪拌以上，停止攪拌靜止8個(gè)小時(shí)，通過(guò)泥管除池體標(biāo)高2米以上的污泥，再攪拌8個(gè)小時(shí)，這8個(gè)小時(shí)同時(shí)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(gè)小時(shí)后，開始按設(shè)計(jì)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(lái)的污泥不要回流）
    4、24個(gè)小時(shí)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(shí)投加營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)；
    5、連續(xù)這樣一個(gè)星期，隨時(shí)監(jiān)測(cè)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。

IC厭氧反應(yīng)器

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