厌氧生物污水处理设备-IC厌氧反应器

1. 厌氧生物污水处理设备种类介绍  厌氧生物污水处理技术已经发展了近150年，并开始从传统的能源消耗大户向能源和水资源回收方向转变。厌氧生物技术的优点是不需要提供氧气，可以将污水中的有机物转化为高热值的甲烷气体再利用，从而降低能耗，实现能量回收，使其在水处理行业得到更广泛的应用。  2.厌氧生物技术的发展现状  厌氧生物降解通常分为四个阶段:水解、酸化、乙酸生产和甲烷生产。其中产甲烷阶段是整个厌氧工艺的重要阶段，也是厌氧分解工艺的限速阶段。  污水厌氧生物处理技术一般在中温条件下进行，ph值保持在约7.5左右，适合生产甲烷的微生物生长。厌氧生物处理技术的改进基本上围绕着甲烷生产过程，主要关注提高系统内的遗传效率，促进甲烷生产微生物的生长，提高甲烷生产率。主要手段是优化系统操作参数，添加载体，改善水力条件，提高污泥滞留时间等。  2.1 厌氧生物污水处理设备典型工艺分类  厌氧发酵生物反应器加工工艺类型较多，再此例举现阶段运用范围广的6种典型性加工工艺种类开展详细介绍  1）完全混合式厌氧消化罐（CSTR）  cstr先出现也是目前应用广泛的厌氧生物反应器，混合器通常是系统内的污泥液完全混合，设备简单，操作简单，成本低。可用于高浓度有机污水处理、污泥消化处理、厨房垃圾厌氧处理等领域。  2）升流式厌氧污泥床（UASB）  UASB反应器污泥床区主要有沉降性能良好的厌氧颗粒污泥组成，浓度可达50?100g/l以上。沉淀悬浮区主要由反应过程中产生的气体的上升和搅拌作用形成，污泥浓度相对较低，一般在5-40g/L范围内..由于UASB反应器具有良好的沉降性能和高产甲烷活性菌的颗粒厌氧污泥，与其他反应器相比具有一定的优势:颗粒污泥的相对密度小于人工载体，产生的气体能够实现污泥与基质的充分接触， 节约搅拌和回流污泥设备和能耗，颗粒污泥沉降性能良好，避免附设沉淀分离装置和回流污泥设备:不需要向反应器内投入填充剂和载体，提高容积利用率。    3）厌氧折流板反应器（ABR）  ABR在mccarty和bachmann等人于1982年总结了第二代厌氧反应器的工艺性能的基础上，开发出了一种新型的厌氧生物处理装置。其特点是反应器内置纵向导向板，将反应器分为几个串联反应室，各反应室为比较独立的上流式污泥床系统，其中污泥以颗粒化形式或棉状形式存在。对于一个单元，当处理低浓度废水时，不必将反应器分成许多隔室，优选3-4个隔室；然而，在处理高浓度废水时，分离数应控制在6 ~ 8，以保证反应器在高负荷条件下的复合流型特性。  4）厌氧膨胀床（ESGB）  20世纪90年代初，荷兰瓦赫宁根农业大学开始了厌氧膨胀颗粒污泥床(EGSB)反应器的研究。lettinga教授等人指出，为了在UASB反应器处理生活污水时增加污水与污泥的接触，更有效地利用反应器的容积，通过改变UASB反应器的结构设计和操作参数，使反应器中的颗粒污泥床以较高的液体表面上升流速充分膨胀，使早期的egsb反应器EGSB反应堆实际上是一个改进的UASB反应堆。不同之处在于前者具有更高的液体上升流速，这使得整个颗粒污泥床处于膨胀状态，并且需要更大的高径比。三相分离器是egsb反应器重要的结构，能有效分离水、甲烷和污泥三相，有效保持污泥在反应器内的出水循环部分提高了反应器内液体表面的上升流速，使颗粒污泥与污水充分接触，避免了反应器内死角和短流的产生。  5）内循环厌氧反应器（IC）  内循环（IC）厌氧反应器也是在UASB反应器基础上发展起来的反应器。它依靠提升管和回流管之间沼气产生的密度差在反应器内形成流体循环。IC内循环厌氧反应器是荷兰帕克公司的产品，现在帕克公司在使用了300台以上的IC反应器。IC反应器实际上由二级UASB构成，底部UASB负荷高，顶部负荷低。由于一阶段分离过程中收集了大量甲烷，减少了对废水的干扰，从而在第二阶段三相分离过程中获得了较好的气、水、泥分离效果。二级分离的lC反应器确保了污泥停留时间，这样对于处理一些化工废水有利，因为这些废水厌氧污泥产量很小。集成电路反应器具有自调节汽提内循环结构，循环废水与原水混合稀释进水浓度。内循环作用所带来的能量使得泥水在底部混合更加充分，从而污泥活性也得到增加。IC反应器的容积负荷(15-30kgCOD/m?)为UASB(7-15kgCOD/m?)的两倍。该反应器的有机负荷达到UASB反应器的2～4倍。另外，IC厌氧反应器具有高径比大、上流速度快、有机负荷高、传质效果好等优点，其去除有机物能力远超过UASB等二代厌氧反应器。    6）厌氧膜生物反应器（AnMBR）  膜生物反应器结合厌氧工艺和膜分离系统，将水力停留时间HRT与污泥停留时间SRT分离。SRT超过30天，有助于促进厌氧微生物的生长，占地面积小。MBR是在20世纪70年代末提出的。然而，由于膜污染问题严重，其发展缓慢。近年来，随着膜技术的发展，投资和运营成本下降，2011年斯坦福大学的McCarty教授等人主张厌氧MBR是实现污水处理厂能量平衡的重要技术，anmbr技术回归人们的视野备受瞩目。