IC厌氧反应器质量过关

IC厌氧反应器质量过关

   厌氧反应器中有时会产生大量泡沫，泡沫呈半液半固状，严重时可充满气相空间并带入沼气管道，导致沼气系统的运行困难。

    产生泡沫的主要原因是厌氧系统运行不稳定，因为泡沫主要是由于CO2产量太大形成的，当反应器内温度波动或负荷发生突变等情况发生时，均可导致系统运行的不稳定和CO2的产量增加，进而导致泡沫的产生。如果将运行不稳定因素及时排除，泡沫现象一般也会随之消失。在厌氧污泥培养初期，由于CO2产量大而甲烷产量少，也会出现泡沫，随着甲烷菌的培养成熟，CO2产量减少，泡沫一般也会逐渐消失。进水中含有蛋白质是产生泡沫的一个原因，而微生物本身新陈代谢过程中产生的一些中间产物也会降低水的表面张力而生成气泡。厌氧生物处理过程中大量产气会产生类似好氧处理的曝气作用而形成气泡问题，负荷突然升高所带来的产气量突然增加也可能出现泡沫问题。

    碳酸钙(CaCO3)沉淀：处理废水钙含量高或利用石灰补充碱度，都会增加产生碳酸钙沉淀的可能性。高浓度的碳酸氢盐和磷酸盐都有利于钙的沉淀。

    鸟粪石(MgNH4PO4)沉淀：进水中含有较高浓度的溶解性正磷酸盐、氨氮和 镁离子时，就会生成鸟粪石沉淀。厌氧处理系统鸟粪石沉淀主要在管道弯头、水泵入口和二沉池进出口等处出现。

永州市IC厌氧反应器推陈出新

    UASB与IC在运行上大的差别表现在抗冲击负荷方面，IC可以通过内循环自动稀释进水，有效保证了*反应室的进水浓度的稳定性。其次是它仅需要较短的停留时间，对可生化性好的废水的确是优点。大家同意因为IC运行稳定，抗冲击负荷效果好，容积负荷高，投资省等许多优于UASB的优点，是否就应该因此而放弃再选用UASB了呢？
    IC缺点尤其在污水可生化性不是太好的情况下，由于水力停留时间比较短去除率远没有UASB高，增加了耗氧的负担。另外，IC由于气体内循环，特别是对进水水质不太稳定的厂，导致IC出水水量不稳定，出水水质也相对不稳定，有时可能还会出现短暂不出水现象，对后序处理工艺是有影响的。UASB比IC突出优点就是去除率高，出水水质相对稳定。但IC优点还是很多的，特别是对于高SS进水，比UASB有明显优势，由于IC上升流速很大，SS不会在反应器内大量积累，污泥可以保持较高活性。对于有毒废水也是如此！
    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*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*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*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*反应室产气量较大，绝大部分沼气被*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．

    IC厌氧反应器是新一代高效厌氧反应器，即内循环厌氧反应器，相似由2层UASB反应器串联而成，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。

    IC 反应器当前在造纸行业应用较多的是用各类废纸作原料的造纸企业，处理的目的包括实现一般的达标排放，通过治理后的废水回用，从而达到节水和治污的双重目的。
    IC厌氧反应器水封罐主要由杯形罐体和进、出水口组成，其特征在于 园底杯形罐的罐壁上部设有相对的进、出水口，其进水口的水 平位置略高于出水口；进水口处装有活动式阀板，该阀板与进 水口的接触面上设有密封垫；下端为弧形的隔板从罐盖中央的 扁孔垂直插入罐内至下部。
    IC厌氧反应器的水封罐可以隔绝空气，可以维持厌氧反应器的压力，可以起阻火器的作用，还可以有一定的沼气净化效果。 
    IC厌氧反应器水封罐工作原理如下：密闭生产罐中原油沉降分离后的含硫化氢天然气通过水封罐进口管道进入水封罐的底部，通过底部筛管分散气流后进入水域空间，含硫化氢天然气从水域底部上升后聚集在水封罐的液体上部空间，当气体不断由液体中分离出来，在上部空间聚集形成一定压力后，由水封罐顶部出口管线排出燃烧。当发生回火时，水域成为含硫化氢天然气流程的隔断部分，能够有效的保护生产罐，同时天然气通过水域空间时，一部分凝液被降温分离，在水域上部形成凝析液层，减缓了阻火器的堵塞情况。

优点

    IC 反应器的构造及其工作原理决定了其在控制厌氧处理影响因素方面比其它反应器更具有优势。
   （1）容积负荷高：IC反应器内污泥浓度高，微生物量大，且存在内循环，传质效果好，进水有机负荷可超过普通厌氧反应器的3倍以上。
   （2）节省投资和占地面积：IC 反应器容积负荷率高出普通UASB 反应器3倍左右，其体积相当于普通反应器的1/4—1/3 左右，大大降低了反应器的基建投资；而且IC反应器高径比很大（一般为4—8），所以占地面积少。
   （3）抗冲击负荷能力强：处理低浓度废水（COD=2000—3000mg/L）时，反应器内循环流量可达进水量的2—3 倍；处理高浓度废水（COD=10000—15000mg/L）时，内循环流量可达进水量的10—20倍。大量的循环水和进水充分混合，使原水中的有害物质得到充分稀释，大大降低了毒物对厌氧消化过程的影响。
   （4）抗低温能力强：温度对厌氧消化的影响主要是对消化速率的影响。IC反应器由于含有大量的微生物，温度对厌氧消化的影响变得不再显著和严重。通常IC反应器厌氧消化可在常温条件（20—25 ℃）下进行，这样减少了消化保温的困难，节省了能量。
   （5）具有缓冲pH值的能力：内循环流量相当于第1 厌氧区的出水回流，可利用COD转化的碱度，对pH值起缓冲作用，使反应器内pH值保持好的状态，同时还可减少进水的投碱量。
   （6）内部自动循环，不必外加动力：普通厌氧反应器的回流是通过外部加压实现的，而IC 反应器以自身产生的沼气作为提升的动力来实现混合液内循环，不必设泵强制循环，节省了动力消耗。
   （7）出水稳定性好：利用二级UASB串联分级厌氧处理，可以补偿厌氧过程中K s高产生的不利影响。Van Lier在1994年证明，反应器分级会降低出水VFA浓度，延长生物停留时间，使反应进行稳定。
   （8）启动周期短：IC反应器内污泥活性高，生物增殖快，为反应器快速启动提供有利条件。IC反应器启动周期一般为1～2个月，而普通UASB启动周期长达4～6个月。
   （9）沼气利用价值高：反应器产生的生物气纯度高，CH4为70%～80%，CO2为20%～30%，其它有机物为1%～5%，可作为燃料加以利用
工作原理
    它相似由2层UASB反应器串联而成。按功能划分，反应器由下而上共分为5个区：混合区、第1厌氧区、第2厌氧区、沉淀区和气液分离区。
    混合区：反应器底部进水、颗粒污泥和气液分离区回流的泥水混合物有效地在此区混合。
    第1厌氧区：混合区形成的泥水混合物进入该区，在高浓度污泥作用下，大部分有机物转化为沼气。混合液上升流和沼气的剧烈扰动使该反应区内污泥呈膨胀和流化状态，加强了泥水表面接触，污泥由此而保持着高的活性。随着沼气产量的增多，一部分泥水混合物被沼气提升至顶部的气液分离区。
    气液分离区：被提升的混合物中的沼气在此与泥水分离并导出处理系统，泥水混合物则沿着回流管返回到下端的混合区，与反应器底部的污泥和进水充分混合，实现了混合液的内部循环。
    第2厌氧区：经第1厌氧区处理后的废水，除一部分被沼气提升外，其余的都通过三相分离器进入第2厌氧区。该区污泥浓度较低，且废水中大部分有机物已在第1厌氧区被降解，因此沼气产生量较少。沼气通过沼气管导入气液分离区，对第2厌氧区的扰动很小，这为污泥的停留提供了有利条件。
     沉淀区：第2厌氧区的泥水混合物在沉淀区进行固液分离，上清液由出水管排走，沉淀的颗粒污泥返回第2厌氧区污泥床。从IC反应器工作原理中可见，反应器通过2层三相分离器来实现SRT>HRT，获得高污泥浓度；通过大量沼气和内循环的剧烈扰动，使泥水充分接触，获得良好的传质效果。

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较为重要的阶段和整个厌氧反应过程的限速阶段。

IC厌氧反应器质量过关

    再上述四个阶段中，有人认为第二个阶段和第三个阶段可以分为一个阶段，在这两个阶段的反应是在同一类细菌体类完成的。前三个阶段的反应速度很快，如果用莫诺方程来模拟前三个阶段的反应速率的话，Ks（半速率常数）可以在50mg/l以下，μ可以达到5KgCOD/KgMLSS.d。而第四个反应阶段通常很慢，同时也是较为重要的反应过程，在前面几个阶段中，废水的中污染物质只是形态上发生变化，COD几乎没有什么去除，只是在第四个阶段中污染物质变成甲烷等气体，使废水中COD大幅度下降。同时在第四个阶段产生大量的碱度这与前三个阶段产生的有机酸相平衡，维持废水中的PH稳定，保证反应的连续进行。

水解反应

    水解可定义为复杂的非溶解性的聚合物被转化成简单的溶解性单体和二聚体的过程。水解反应针对不同的废水类型差别很大，这要取决于胞外酶能否有效的接触到底物。因此，大的颗粒比小颗粒底物要难降解很多，比如造纸废水、印染废水和制药废水的木质素、大分子纤维素就很难水解。

水解速度的可由以下动力学方程加以描述：

ρ=ρo/(1+Kh.T)

ρ ——可降解的非溶解性底物浓度（g/l）；

ρo———非溶解性底物的初始浓度（g/l）；

Kh——水解常数（d－1）；

T——停留时间（d）。

     一般来说，影响Kh的因素很多，很难确定一个特定的方程来求解Kh，但我们可以根据一些特定条件的Kh，反推导出水解反应器的容积和非常好的反应条件。在实际工程实施中，有条件的话，应针对要处理的废水作一些Kh的测试工作。通过对外一些报道的研究，提出在低温下水解对脂肪和蛋白质的降解速率非常慢，这个时候，可以不考虑厌氧处理方式。对于生活污水来说，在温度15的情况下，Kh=0.2左右。但在水解阶段我们不需要过多的COD去除效果，而且在一个反应器中你很难严格的把厌氧反应的几个阶段区分开来，一旦停留时间过长，对工程的经济性就不太实用。如果就单独的水解反应针对生活污水来说，COD可以控制到0.1的去除效果就可以了。把这些参数和给定的条件代入到水解动力学方程中，可以得到停留水解停留时间：T=13.44h

   这对于水解和后续阶段处于一个反应器中厌氧处理单元来说是一个很短的时间，在实际工程中也完全可以实现。如果有条件的地方我们可以适当提高废水的反应温度，这样反应时间还会大大缩短。而且一般对于城市污水来说，长的排水管网和废水中本生的生物多样性，所以当废水流到废水处理场时，这个过程也在很大程度上完成，到目前为止还没有看到关于水解作为生活污水厌氧反应的限速报道。