IC厭氧反應(yīng)器

IC厭氧反應(yīng)器是一種高效的多級(jí)內(nèi)循環(huán)反應(yīng)器，是第三代厭氧反應(yīng)器的典型代表，也稱(chēng)為ic厭氧反應(yīng)塔。與前二代厭氧器相比、它具有占地面積少、容積負(fù)荷量高，布水均勻，抗沖擊能力強(qiáng)、性能更穩(wěn)定、操作更簡(jiǎn)單的多種優(yōu)勢(shì)。例如，當(dāng)COD為10000-15000mg/l時(shí)的高濃度有機(jī)廢水，第二代USCB反應(yīng)器一般容積負(fù)荷為5-8kgCODm3.d,第三代IC厭氧反應(yīng)器容積負(fù)荷可達(dá)到10-18kgCODm3.d。

一、IC反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)

IC反應(yīng)器構(gòu)造的特點(diǎn)是具有很大的高徑比，一般可達(dá)4-8，反應(yīng)器的高度達(dá)到20m左右。

它相似由2層UASB反應(yīng)器串聯(lián)而成。按功能劃分，反應(yīng)器由下而上共分為5個(gè)區(qū)：混合區(qū)、第1厭氧區(qū)、第2厭氧區(qū)、沉淀區(qū)和氣液分離區(qū)。整個(gè)反應(yīng)器由厭氧反應(yīng)室和第二厭氧反應(yīng)室疊加而成。每個(gè)厭氧反應(yīng)室的頂部各設(shè)一個(gè)氣、固、液三相分離器。

級(jí)三相分離器主要分離沼氣和水，第二級(jí)三相分離器主要分離污泥和水，進(jìn)水和回流污泥在厭氧反應(yīng)室進(jìn)行混合。反應(yīng)室有很大的去除有機(jī)能力，進(jìn)入第二厭氧反應(yīng)室的廢水可繼續(xù)進(jìn)行處理，去除廢水中的剩余有機(jī)物，提高出水水質(zhì)。

混合區(qū)：反應(yīng)器底部進(jìn)水、顆粒污泥和氣液分離區(qū)回流的泥水混合物有效地在此區(qū)混合。

第1厭氧區(qū)：混合區(qū)形成的泥水混合物進(jìn)入該區(qū)，在高濃度污泥作用下，大部分有機(jī)物轉(zhuǎn)化為沼氣。混合液上升流和沼氣的劇烈擾動(dòng)使該反應(yīng)區(qū)內(nèi)污泥呈膨脹和流化狀態(tài)，加強(qiáng)了泥水表面接觸，污泥由此而保持著高的活性。隨著沼氣產(chǎn)量的增多，一部分泥水混合物被沼氣提升至頂部的氣液分離區(qū)。

氣液分離區(qū)：被提升的混合物中的沼氣在此與泥水分離并導(dǎo)出處理系統(tǒng)，泥水混合物則沿著回流管返回到最下端的混合區(qū)，與反應(yīng)器底部的污泥和進(jìn)水充分混合，實(shí)現(xiàn)了混合液的內(nèi)部循環(huán)。

第2厭氧區(qū)：經(jīng)第1厭氧區(qū)處理后的廢水，除一部分被沼氣提升外，其余的都通過(guò)三相分離器進(jìn)入第2厭氧區(qū)。該區(qū)污泥濃度較低，且廢水中大部分有機(jī)物已在第1厭氧區(qū)被降解，因此沼氣產(chǎn)生量較少。沼氣通過(guò)沼氣管導(dǎo)入氣液分離區(qū)，對(duì)第2厭氧區(qū)的擾動(dòng)很小，這為污泥的停留提供了有利條件。

沉淀區(qū)：第2厭氧區(qū)的泥水混合物在沉淀區(qū)進(jìn)行固液分離，上清液由出水管排走，沉淀的顆粒污泥返回第2厭氧區(qū)污泥床。

從IC反應(yīng)器工作原理中可見(jiàn)，反應(yīng)器通過(guò)2層三相分離器來(lái)實(shí)現(xiàn)SRT及HRT，獲得高污泥濃度；通過(guò)大量沼氣和內(nèi)循環(huán)的劇烈擾動(dòng)，使泥水充分接觸，獲得良好的傳質(zhì)效果。

二、IC厭氧反應(yīng)器的優(yōu)勢(shì)

IC厭氧反應(yīng)器相對(duì)于其他同類(lèi)產(chǎn)品有以及下幾個(gè)顯著優(yōu)點(diǎn)：

1、具有很高的容積負(fù)荷率

由于IC反應(yīng)器存在著內(nèi)循環(huán),反應(yīng)室有很高的升流速度,傳質(zhì)效果很好,污泥活性很高,因而其有機(jī)容積負(fù)荷率比普通UASB反應(yīng)器高許多,一般高出3倍以上。處理高濃度有機(jī)廢水,如土豆加工廢水,當(dāng)COD為10000～15000mg/L時(shí),進(jìn)水容積負(fù)荷率可達(dá)30～40kgCOD/（m3?d）。處理低濃度有機(jī)廢水,如啤酒廢水,當(dāng)COD為2000～3000mg/L時(shí),進(jìn)水容積負(fù)荷率可達(dá)20～50kgCOD/（m3?d）,HRT僅2～3h,COD去除率可達(dá)80%左右。

2、節(jié)省基建投資和占地面積

由于IC反應(yīng)器的容積負(fù)荷率大大高于UASB反應(yīng)器,IC反應(yīng)器的有效體積僅為UASB反應(yīng)器的1/4～1/3,所以可顯著降低反應(yīng)器的基建投資。由于IC反應(yīng)器不僅體積小,而且有很大的高徑比,所以占地面積特別省,非常適用于占地面積緊張的廠(chǎng)礦企業(yè)。小型的IC反應(yīng)器可以工廠(chǎng)預(yù)制,大型的可在現(xiàn)場(chǎng)制作,施工工期短,安裝簡(jiǎn)便,且IC反應(yīng)器的土方量很小,可節(jié)省施工費(fèi)用。

3、靠沼氣提升實(shí)現(xiàn)內(nèi)循環(huán)

不必外加動(dòng)力厭氧流化床和膨脹顆粒污泥床的流化是通過(guò)出水回流由泵加壓實(shí)現(xiàn)強(qiáng)制循環(huán)的,因此必須消耗一部分動(dòng)力。而IC反應(yīng)器是以自身產(chǎn)生的沼氣通過(guò)絕熱膨脹做功為動(dòng)力實(shí)現(xiàn)混合液的內(nèi)循環(huán)的,不必另設(shè)泵進(jìn)行強(qiáng)制內(nèi)循環(huán),從而可節(jié)省能耗。

4、抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)

由于IC反應(yīng)器實(shí)現(xiàn)了內(nèi)循環(huán),處理低濃度水（如啤酒廢水）時(shí),循環(huán)流量可達(dá)進(jìn)水流量的2～3倍;處理高濃度水（如土豆加工廢水）時(shí),循環(huán)流量可達(dá)進(jìn)水流量的10～20倍。因?yàn)檠h(huán)流量與進(jìn)水在反應(yīng)室充分混合,使原廢水中的有害物質(zhì)得到充分稀釋,降低了有害程度,并可防止局部酸化發(fā)生,從而提高了反應(yīng)器的耐沖擊負(fù)荷的能力。

5、具有緩沖pH能力

內(nèi)循環(huán)流量相當(dāng)于級(jí)厭氧的出水回流量,可利用COD轉(zhuǎn)化的堿度,對(duì)pH起緩沖作用,使反應(yīng)器內(nèi)的pH保持穩(wěn)定。處理缺乏堿度的廢水時(shí),可減少進(jìn)水的投堿量。

6、出水的穩(wěn)定性好

反應(yīng)器的、二反應(yīng)室,相當(dāng)于上下兩個(gè)UASB反應(yīng)器,它們串聯(lián)運(yùn)行,反應(yīng)室有很高的有機(jī)容積負(fù)荷率,相當(dāng)于起“粗”處理作用,第二反應(yīng)室則具有較低的有機(jī)容積負(fù)荷率,相當(dāng)于起“精”處理作用。整個(gè)IC反應(yīng)器實(shí)際上是兩級(jí)厭氧處理。一般情況下,兩級(jí)厭氧處理比單級(jí)厭氧處理的穩(wěn)定性好,出水也較穩(wěn)定。

三、IC厭氧反應(yīng)器的運(yùn)行控制

1、污泥菌種

厭氧污泥中具有處理污染物能力的就是細(xì)菌等有機(jī)物質(zhì)，菌群的組成及菌種的成分決定了其顆粒強(qiáng)度、產(chǎn)甲烷活性及對(duì)污水的適應(yīng)能力。一般來(lái)說(shuō)，厭氧顆粒污泥中有機(jī)物成分占70%左右，污泥外部菌種主要為絲菌，污泥內(nèi)部主要為桿菌、球菌等。

2、pH值

反應(yīng)器進(jìn)水PH值一般應(yīng)控制在6.5~7.5之間，過(guò)高或過(guò)低的PH值都會(huì)對(duì)工藝造成影響，主要體現(xiàn)在對(duì)厭氧菌（主要是產(chǎn)甲烷菌）活性的影響，包括：

a、影響菌體及酶系統(tǒng)的生理功能和活性。

b、影響環(huán)境的氧化還原電位。

c、影響基質(zhì)的活性，產(chǎn)甲烷菌的這些性質(zhì)功能遭到破壞后，處理COD的活性就會(huì)大大降低。

3、溫度

反應(yīng)器進(jìn)水溫度要求控制在35~38之間。因?yàn)楫a(chǎn)甲烷菌大多數(shù)都屬于中溫菌，在這個(gè)范圍內(nèi)，其處理效率是很高的。當(dāng)溫度高于40℃時(shí)，處理效率會(huì)急劇下降。

4、容積負(fù)荷

厭氧反應(yīng)器具有很高的容積負(fù)荷，一般情況下為10~18kgCOD/m3/d(不同廠(chǎng)家的IC容積負(fù)荷會(huì)有差異，某些品牌的IC容積負(fù)荷可能更高)。短期內(nèi)進(jìn)水負(fù)荷的變化幅度不要過(guò)大，要讓厭氧菌有一定的適應(yīng)時(shí)間，應(yīng)逐步增加或降低負(fù)荷。如果條件可以，盡量使其負(fù)荷在一個(gè)范圍之間趨于穩(wěn)定的狀態(tài)。負(fù)荷過(guò)低或過(guò)高，都會(huì)對(duì)IC的正常厭氧處理產(chǎn)生巨大影響。

5、上升流速

IC反應(yīng)器的上升流速一般在4~8m/h,當(dāng)污水的進(jìn)水COD值濃度較低時(shí)，需要提高流量來(lái)增加COD的負(fù)荷率。較高的上升流速會(huì)有助于顆粒污泥與有機(jī)物之間的傳質(zhì)過(guò)程，避免混合不均勻?qū)υO(shè)備的影響。

6、預(yù)酸化度

廢水進(jìn)入?yún)捬醴磻?yīng)器之前要保持足夠的預(yù)酸化度，一般在30%~50%之間，是在40%左右。預(yù)酸化度高的情況下，VFA高，進(jìn)水PH值會(huì)降低，為調(diào)解PH值，會(huì)增高污水處理的運(yùn)行費(fèi)用，同時(shí)還會(huì)影響污泥的顆粒化。

7、有毒物質(zhì)

對(duì)厭氧顆粒污泥有抑制性作用的毒性物質(zhì)，主要是H2S和亞硫酸鹽。H2S的允許濃度為小于250mg/l，否則可能會(huì)使大部分產(chǎn)甲烷菌降低50%的活性。亞硫酸鹽的毒性比H2S更高，建議將亞硫酸鹽的濃度控制在150ppm以下，所以，一定要嚴(yán)格控制這兩種有毒物質(zhì)的含量，對(duì)其進(jìn)行定期檢測(cè)。

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