韩城IC厌氧反应器

韩城IC厌氧反应器

    IC反应器的构造特点是具有很大的高径比，一般可达到4-8，高度可达16-25m，从外观看，就象一个厌氧生化反应塔。IE反应器从功能上讲由四个不同的功能部分组成：

1、混合区：由反应器的底部进入的污水与颗粒污泥和内部气体循环所带回的出水有效地混合，使进水得到有效地稀释和均化。

2、污泥膨胀床部分：由包含高浓度的颗粒污泥膨胀床所构成。床的膨胀或流化是由于进水的上升流速、回流和产生的沼气所造成。废水和污泥之间有效地接触使得污泥具有高的活性，可获得高的有机负荷和转化效率。

3、精处理部分：在这一区域内，由于低的污泥负荷率，相对长的水力停留时间和推流的流态特性，产生了有效的后处理。另外由于沼气产生的扰动在精处理部分较低，使得生物可降解COD几乎全部去除。虽然与UASB反应器条件相比，反应器的负荷率较高，但因内部循环流体不经过这一区域，因此在精处理区的上升流速也较低，这两点为固体停留提供了条件。

4、回流系统：内部的回流是利用气提原理，因为在上部和下层的气室间存在着压力差。回流的比例是由产其量所决定的。

大部分有机物（BOD和COD）是在IC反应器下部的颗粒污泥膨胀床内降解为生物沼气的（甲烷），沼气经由*部分分离器收集，通过气体升力携带水和污泥进入气体上升管，至位于IE反应器顶部的液气分离罐进行液气分离，水与污泥经过中心循环下降管流向反应器底部，形成内循环流。*级分离气的出流在第二级（上部）处理区得到后续处理，在此，大部分剩余的可降解的有机物（COD和BOD）得到进一步降解，所产生的沼气被二级分离器收集，出水通过溢流堰流出反应器。

内循环是基于气体上升原理，通过含气体的“上升管”和“下降管”介质密度的差别产生的，在此不需水泵实现这一内循环，内循环量（速度）通过上升管内沼气的含量，即进水中COD浓度的变化实现自我调节。该内循环功能使IE反应器具有较灵活的特点，比如：当进水COD负荷增高时，沼气产量增大，内循环管内气体上升力增大，经由下降管至下部的循环水进一步稀释了COD的浓度。反之，当进水COD负荷较小时，较少的沼气产量产生较小的气体上升力，使得较小的循环水流至反应器底部稀释进水COD浓度。由此可见，内循环特点可以保证在进水COD负荷波动的情况下，实现稳定的COD负荷自动调节。

2、IC反应器优缺点

IC反应器的优点主要有以下几点：

（1）容积负荷率高，水力停留时间短。

（2）基建投资省，占地面积小。由于IC反应器的容积负荷率高，故对于处理相同COD总量的废水，其体积仅为普通UASB反应器的30-50％左右，降低了基建投资。同时由于IC反应器具有很大的高径比，所以占地面积特别省，非常适用于一些占地面积紧张的厂矿企业采用。

（3）节省能耗。由于IC反应器是以自身产生的沼气作为提升的动力实现混合液的内循环，不必另设水泵实现强制循环，故可节省能耗。

（4）抗冲击负荷能力强。由于IC反应器实现了内循环，内循环液与进水在*反应室充分混合，使原废水中的有害物质得到充分稀释，大大降低了有害程度，从而提高了反应器的耐冲击负荷的能力。

（5）具有缓冲pH值变化的能力。IC反应器可充分利用循环回流的碱度，对pH起缓冲作用，使反应器内的pH值保持稳定，从而节省进水的投碱量，降低运行费用。

（6）出水水质稳定。IC反应器相当于两级 UASB艺处理，下面一个的有机负荷率高，起“粗”处理作用，上面一个有机负荷率低，起“精” 处理作用，故比一般的单级处理的稳定性好，出水水质稳定。、

厌氧过程对环境条件要求比较严格:

Ⅰ、氧化还原电位(φE)与温度

氧的溶入和氧化态、氧化剂的存在:Fe3+、Cr2O72-、NO3-、SO42-、PO43-、H+会使体系中电位升高，对厌氧消化不利。

高温消化--500~600mv，50~55℃

中温消化--300~380mv，30~38℃

产酸菌对氧还-还电位要求不甚严格+100~-100mv

产甲烷菌对氧还-还电位要求严格<-350mv

Ⅱ、pH及碱度

pH主要取决于三个生化阶段的平衡状态，原液本身的pH和发酵系统中产生的CO2分压(20.3~40.5kpa)，正常发酵pH=7.2~7.4，有机负荷太大，水解和酸化过程的生化速率大大超过产气速率。将导致水解产物有机酸的积累使pH下降，抑制甲烷菌的机能，使气化速率锐减，所以原液pH=6~8，发酵过程有机酸浓度不超过3000mg/L为佳(以乙酸计)。

HCO3-及NH3是形成厌氧处理系统碱度的主要原因，高的碱度具有较强的缓冲能力，一般要求碱度2000mg/L以上，NH3浓度50~200mg/L为佳。

Ⅲ、毒物--凡对厌氧处理过程起抑制和毒害作用的物质都可称为毒物，无机酸浓度不应使消化液pH<6.8;不应高于1500mg/L，其它阴离子浓度参见 P148表9-2。

IC 反应器构造原理图

1.气液分离器2.集气管3.二级三相分离器4.沼气提升管5.

论内循环(IC)厌氧反应器的设计工艺思想

一级三相分离器6.泥水下降管7.进水8.出水区9.精处理区10.

颗粒污泥膨胀床区11.混合区

沼气气泡在形成过程中会对液体做膨胀功产生气提作用，使

得沼气、污泥和水的混合液沿沼气提升管上升至反应器顶部的气

液分离器。沼气与泥水分离被导出处理系统，泥水混合物沿着泥

水下降管进入反应器底部的污泥膨胀床区，形成内循环系统。经

颗粒污泥膨胀床区处理后的污水一部分参与内循环，另一部分进

入精处理区进行剩余COD 的降解，提高并保证了出水水质。由于

大部分COD 已被降解，所以精处理区的COD负荷较低， 产气量也

小。产生的沼气由二级三相分离器收集，通过集气管进入气液分

离器被导出处理系统。泥水经二级三相分离器作用后，上清液由

出水区排走，颗粒污泥返回精处理区。

启动的要点

   ①启动一定要逐步进行，留有充裕的时间，并不能期望很短时间进入加料运行达到厌氧降解的目标 。因为启动实际上是使菌从休眠状态恢复，即活化的过程。启动中菌选择、驯化、增殖过程都在进行，原厌氧污泥中浓度较低的甲烷菌的增长速度相对于产酸菌要慢的多。因此，这时负荷一般不能高，时间不能短，每次进料要少，间隔时间要长。

   ②混合进液浓度一定要控制在较低水平，一般COD浓度为1000-5000mg/L，当超过5000mg/L，应进行出水循环和加水稀释至要求。

   ③若混合液中亚硫酸盐浓度大于200mg/L时，则亦应稀释至100mg/L以下才能进液。

   ④负荷增加操作方式：启动初期容积负荷可从0.2-0.5kgCOD/m3?d开始，当生物降解能力达到80%以上时，再逐步加大。若低负荷进料，厌氧过程仍不正常COD不能消化，则进料间断时间应延长24h或2-3d，检查消化降解的主要指标测量VFA浓度，启动阶段VFA应保持在3mmoL/L以下。

   ⑤当容积负荷走到2.0kgCOD/m3?d后，每次进料负荷可增大，但不超过20%，只有当进料增大，而VFA浓度且维持不变，或仍维持在﹤3mmoL/L水平时，进料量才能不断增大进液间隔才能不断减少。

   IC厌氧反应器是继UASB、EGSB之后的一种新型厌氧反应器。它通过上下两层集气罩把反应器分为上下两个室，两个室通过内循环装置组合在一起。

   进入IC厌氧反器的有机物大部分在下反应室被消化，所产生的沼气被下层集气罩阻隔收集进入提升管，由于提升管内外液体存在密度差，促使发酵液不断被提升至气液分离器，分离沼气后又回流到下反应室，形成了发酵液的连续循环。

   鉴于内循环发生在下反应室，故下反应室有较高的水力负荷，高水力负荷和高产气负荷使污泥与有机物充分混合，使污泥处于充分的膨胀状态，传质速率高，大大提高了厌氧消化速率和有机负荷。

   上反应室是反应器的低负荷区，它只是消化下反应室少量来不及消化的有机物，沼气产量少。产气负荷低，内循环不进入上反应室，上反应室较低的产气负荷和较低的水力负荷有利于污泥的沉降和滞留，从而能维持反应器内较高的污泥浓度。

  由于厌氧消化速率取决于污泥浓度和传质速率，影响传质的因素是产气负荷和水力负荷，它们一方面是强化传质的重要因素，又是造成污泥流失的根本原因，而IC厌氧应器由于有了内循环装置，改变了产气负荷与水力负荷的作用方向，在高负荷下能避免污泥的流失，在一定程度上实现了“高负荷与污泥流失相分离”，从而使IC厌氧反器具有比UASB、EGSB更高的有机负荷

 韩城IC厌氧反应器

I

技术优点

1.容积负荷大：反应器内污泥浓度大，微生物量大，进水有机负荷大;

2. 厌氧污泥浓度大，平均污泥浓度为20-40gMLVSS/L;

3.节省投资和占地面积;

4.抗冲击负荷能力大;

5.动力费用低，无混合搅拌设备，靠发酵过程中产生的沼气的上升运动，使污泥床上部的污泥处于悬浮状态，对下部的污泥层也有一定程度的搅动;

6.污泥床不设载体，节省造价及避免因填料发生堵塞问题;

7.出水稳定性好;

8.启动周期短，反应器内污泥活性大，生物增殖快，为反应器快速启动提供有利条件;

9.沼气利用价值大，反应器产生的生物气纯度大，CH470%～80%,CO220%～30%,其他有机物为1%～5%，可作燃料加以利用；

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