IC厌氧反应器构造

IC厌氧反应器构造

    追求完美意味着从高起点、以高标准、向更高的目标无限接近。完美意味着要以更大的责任和诚信，以孜孜以求、尽善尽美之心，把能力发挥到更好，不断寻求人才、技术和组织等资源配置的佳组合。明基环保致力于完美的追求，期待您的光临！

厌氧的工艺如何简单识记：

A、厌氧接触：消化池+厌氧沉淀池+厌氧污泥回流系统，这个与好氧工艺中的接触氧化没有关系，莫联想到填料上。

B、UASB：上流式厌氧污泥床反应器，污水从下而上穿过污泥床体，但是有很多UASB的布水器是位于池顶的，也不是UASB就没有回流。

C、UBF：就是UASB+AF，形象点说UASB上面再加上填料层。

D、EGSB：UASB拉高，做上回流，上流速度比UASB高很多，要力图控制污泥颗粒化。

E、IC：甭管有没有外回流（水泵回流），有内回流就行。

F、ABR：上下折流板。

有关厌氧产甲烷去除水中有机物的原理在这里也多说几句。

    先是“厌氧产甲烷”，厌氧过程，如果我们不谈释放磷，常见的是水中有机物厌氧发酵的过程。有机物好氧发酵的过程，大家都清楚是一个氧化还原反应，进入水中的氧气作为氧化剂，氧化水中的有机污染物变成CO2和H2O，使得（还原性的）COD得以氧化去除。所以很多人理所应当的认为，厌氧是个还原反应喽。

    这就有必要让抱有该观点的朋友先回忆一下初中化学，氧化反应和还原反应，可以剥离开吗？

    显然是不能的，厌氧也是，在进行到产甲烷之前的厌氧发酵过程，基本上是有机物自身相互的氧化和还原（这话说得并不严谨，但是方便理解），也就是说有机物本身是还原性的，它反应之后变成一部分还原性更强，一部分还原性相对弱一些的两种有机物，而这总体上相抵消。所以如果厌氧发酵未到产甲烷地步，COD变化可以忽略不计（这就是水解酸化COD去除率低下的原因）。

    当这个过程进行的非常彻底时，产物逐渐转化为CO2和CH4，主要体现还原性也就是导致水中COD的甲烷因为溶解度低，脱离水相，这是产甲烷过程去除有机物COD的原因。

5关于水解酸化

    水解酸化的目的是改善生化性，为下一个生化处理单元服务，其评价指标有酸化度、pH、B/C、COD去除率等，其中COD去除率是里面可靠性差的。

    对于在上一环节说到的“水解酸化COD去除率低下”，有水友可能要反驳说“我的水解酸化去除率不低下呢”；对此，澄清下这一水解酸化去除率是从哪里来的。

1）水解酸化纯粹的控制到产甲烷之前，是不可能的，也就是说，或多或少总有一点甲烷产生；而且厌氧过程产生一点氢气也很正常，有听说过产氢产乙酸过程吧。所以，水解酸化池表面浮起的一个个泡泡，也许就是你想找的原因之一。

2）细菌不管是什么样的，总有繁殖下一代的职责，水解酸化菌群也是，它们或多或少的总要利用有机物合成点细胞物质。

3）进水SS如果量很大，会被水解酸化污泥吸附相当量的一部分，这个对COD的影响不可忽略，有时甚至十分巨大。

6工艺中的两级与两相

    *，不同的水质决定不同的工艺。产甲烷是厌氧去除水中有机物的关键因素，两级和两相的差别也就在第1个厌氧反应器是否产甲烷上；如果第1个产甲烷，第二个有机负荷势必要小很多，这是问题的关键。

    IC运行温度的设计完全和UASB一样，在调试运行上和UASB区别不大，只是在刚进水调试时尽可能采用水力负荷高些，然后逐步交互提升水力、有机负荷，尽可能在负荷提升过程中保证一反应室上升流速大于10m/小时，但大水力负荷应控制在20m/小时以下，这样即保证一反应室污泥床的传质效果，也避免污泥流失．冬季进水管道及反应器要保温，因为厌氧菌对温度波动特敏感，对负荷波动适应要相对好的多．其实IC的调试比UASB要好调的多，能调试好UASB的，应该调试好IC没有太大问题．不是因为上升流速大，会不好控制而延长调试周期．IC它对进水水质的要求仅是相对稳定就行，它要求高的上升流速仅是满足一反应室污泥床处于膨化状态，加大传质效果，IC的高度较高，你不必太担心会有污泥流失，因为内部它有两层三相分离，更何况一反应室产气量较大，绝大部分沼气被一反应室分离收集提升到顶部的气水分离气包进行气与泥水的分离．第二反应室气量少泥水更易分离沉降．若接种颗粒污泥基本一个月便可达到设计负荷是没有问题的，絮状污泥可能需三到五个月．

厌氧处理生活污水时的参考设计数据

具体思想如下

1、假定条件

a、厌氧处理该污水过程中主要受温度、传质速率、基质浓度以及微量元素的影响；b、微量元素可以通过外界条件的干预给予补充；c、反应器为一体化反应器；d、产甲烷单元反应也近似遵循莫诺方程。

2、模型总体方程

Kst－温度响应半反应速率常数 mg/l

Ksv－传质速率半反应速率常数 mg/l

K－修正系数

    在上式中，Kst针对不同的废水是可以确定的，Ksv对不同的反应器差别比较大，我们可以通过外界干预给以降低到一固定值偏差不大的范围内，比如通过强制搅拌或是提高反应器的高径比，出水回流都是比较好的解决办法。

3、通过众多的工程实例以及文献报道，初步确定Kst在15摄氏度时针对生活污水值为3200mg/l左右。Ksv在有搅拌足够的情况下15摄氏度时针对生活污水值为532mg/l。K值在重庆地区可以取0.85，μmax按照碳水化合物可取5KgCOD/KgMLSS.d，这样针对进水浓度为300mg/l的生活污水大反应速率为：

μ1=5KgCOD/KgMLSS.d×（300/（3200+300））×（300/（532+300））×0.85

=0.132 KgCOD/KgMLSS.d

4、在一体式反应器中由于出水浓度很低，导致总体反应速率降低，但对于几种高效厌氧反应器（包括UASB、EGSB、IC内循环反应器、流化床、上流式厌氧生物滤池）可以假设其为推流式厌氧反应器，浓度随反应器高度的增加均匀的减少，即反应器中的浓度分布与高度成反比。这样我们可以通过设定的出水浓度计算一个反应器低反应速率，后取平均值就得到整个反应器的平均反应速率。

同样根据前面的莫诺模型，得出出水COD=80mg/l的厌氧反应速率：

μ2=5KgCOD/KgMLSS.d×（80/（3200+80））×（80/（532+80））×0.85

=0.014 KgCOD/KgMLSS.d

所以反应器的平均反应速率为

μ=（μ1+μ2）/2=0.073 KgCOD/KgMLSS.d

    如果我们能够在反应器内保持稳定的污泥浓度为20KgMLSS/m3，则整个反应器的容积反应速率为FV=0.073 KgCOD/KgMLSS.d×20KgMLSS/m3

=1.46 KgCOD/m3.d

5、在实际反应器的设计时，需要考虑污泥、气体、液体分离的容积，反应部分容积只占整个反应器容积的40%，这样实际整个反应器设计平均负荷变为：

FV‘=1.46 KgCOD/m3.d×0.4=0.99 KgCOD/m3.d

核算停留时间为：HRT=7.5h

中试与工程应用应注意的问题

    通过上述实验室里理论的研究和推断，采用新型高效厌氧反应器处理城市污水完全是可行的。在中试和工程设计中，我们应该从上述分析角度出发，完善厌氧系统，以下措施是必要的：

1、在反应器的形式上优先考虑推流式的活塞反应器；

2、为了减少低浓度时，基质传质速率（包括液相中的有机物向菌胶团或颗粒污泥传质以及细胞壁外向细胞壁内传质）对整个反应速率的影响，在反应器底部投加一定数量的活性炭作为载体是非常有必要的，但考虑到沼气和布水的影响，投加数量不宜过多，初步考虑为40g/L颗粒状活性炭；

3、建议在反应器的上部设置气、水、固三相分离系统；

4、设置一套完善的出水回流系统，并可以调节回流量，用仪表显示并控制；

 5、出水设置MLSS浓度计加以监测，随时了解反应器的污泥情况；

 6、在反应器的底部、中部、顶部设置碱度监测系统，随时监测反应器内的生物反应条件；

 7、设置一套启动用的营养物质和微量元素添加系统是十分有必要的；

 8、设置温度传感器，了解原水水温的变化对反应器的冲击影响；

 9、进水设置流量传感器和有机物在线监测仪器，并通过程序加以显示到中央控制室中，随时计算进水污泥负荷以及上升流速；

10、必要的预处理措施，比如除渣处理措施；

11、在北方的废水处理系统，反应器建议修建在室内或采取严密的保温措施；

 12、其他必要的辅助系统，如消除泥水界面泥渣层的喷淋系统。

IC厌氧反应器构造

结论

    通过对厌氧微生物处理污水的机理研究得出，厌氧在常温状态下处理城市污水是有可能的，我们在实际中由于种种非生物本身反应的原因而错过了利用厌氧处理城市污水的机会，并且在国外已经有了成功的厌氧处理城市污水的情况，出水COD<40mg/l。完全能满足有机物排放标准，如果加上简短脱硝曝气工艺（在去除了BOD后，只需要1.5H的时间就可以进行NH3-N到NO-N的转化），就是一个非常适合中国国情的低浓度废水处理工艺，但在设计中，应详细认真的作出设计前的调查和设计后的启动工作。

适用范围

    IC厌氧反应器是一种高效的多级内循环反应器，为第三代厌氧反应器的代表类型(UASB为第二代厌氧反应器的代表类型)，与第二代厌氧反应器相比，它具有占地少、有机负荷高、抗冲击能力更强，性能更稳定、操作管理更简单。当COD为10000-15000mg/1时的高浓度有机废水;第二代UASB反应器一般容积负荷为5-8kgCOD/m3;第三代AIC厌氧反应器容积负荷率可达15-30kgCOD/m3。IC厌氧反应器适用于有机高浓度废水，如，玉米淀粉废水、柠檬酸废水、啤酒废水、土豆加工废水、酒精废水。

发展历程

    在相当长的一段时间内，厌氧消化在理论、技术和应用上远远落后于好氧生物处理的发展。20世纪60年代以来，世界能源短缺问题日益突出，这促使人们对厌氧消化工艺进行重新认识，对处理工艺和反应器结构的设计以及甲烷回收进行了大量研究，使得厌氧消化技术的理论和实践都有了很大进步，并得到广泛应用。厌氧消化具有下列优点：无需搅拌和供氧，动力消耗少；能产生大量含甲烷的沼气，是很好的能源物质，可用于发电和家庭燃气；可高浓度进水，保持高污泥浓度，所以其溶剂有机负荷达到标准仍需要进一步处理；初次启动时间长；对温度要求较高；对毒物影响较敏感；遭破坏后，恢复期较长。污水厌氧生物处理工艺按微生物的凝聚形态可分为厌氧活性污泥法和厌氧生物膜法。厌氧活性污泥法包括普通消化池、厌氧接触消化池、升流式厌氧污泥床（upflow anaerobic sludge blanket,UASB）、厌氧颗粒污泥膨胀床（EGSB）等；厌氧生物膜法包括厌氧生物滤池、厌氧流化床和厌氧生物转盘。

技术机理

    厌氧生物处理技术在水处理行业中一直都受到环保工作者们的青睐，由于其具有良好的去除效果，更高的反应速率和对毒性物质更好的适应，更重要的是由于其相对好氧生物处理废水来说不需要为氧的传递提供大量的能耗，使得厌氧生物处理在水处理行业中应用十分广泛。

    但由于总体反应式基于莫诺方程的厌氧处理受到低浓度废水Ks的限制，所以厌氧在处理低浓度废水方面没有太大的空间，可近的一些报道和试验表明，厌氧如果提供合适的外部条件，在处理低浓度废水方面仍然有非常高的处理效果。 厌氧反应四个阶段

    一般来说，废水中复杂有机物物料比较多，通过厌氧分解分四个阶段加以降解：

（1）水解阶段：高分子有机物由于其大分子体积，不能直接通过厌氧菌的细胞壁，需要在微生物体外通过胞外酶加以分解成小分子。废水中典型的有机物质比如纤维素被纤维素酶分解成纤维二糖和葡萄糖，淀粉被分解成麦芽糖和葡萄糖，蛋白质被分解成短肽和氨基酸。分解后的这些小分子能够通过细胞壁进入到细胞的体内进行下一步的分解。

（2）酸化阶段：上述的小分子有机物进入到细胞体内转化成更为简单的化合物并被分配到细胞外，这一阶段的主要产物为挥发性脂肪酸（VFA），同时还有部分的醇类、乳酸、二氧化碳、氢气、氨、硫化氢等产物产生。

（3）产乙酸阶段：在此阶段，上一步的产物进一步被转化成乙酸、碳酸、氢气以及新的细胞物质。

（4）产甲烷阶段：在这一阶段，乙酸、氢气、碳酸、甲酸和甲醇都被转化成甲烷、二氧化碳和新的细胞物质。这一阶段也是整个厌氧过程为重要的阶段和整个厌氧反应过程的限速阶段。