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IC厭氧反應(yīng)器的應(yīng)用和發(fā)展IC 厭氧反應(yīng)器
IC 厭氧反應(yīng)器是在 UASB 反應(yīng)器的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的， IC 厭氧反應(yīng)器和 UASB 反應(yīng)器一樣， 能夠形成高生物 活性的厭氧顆粒污泥，但不同的是這種反應(yīng)器內(nèi)部還能夠形成流體循環(huán)，其形成過(guò)程如下：
進(jìn)水由底部進(jìn)入第一反應(yīng)區(qū)與顆粒污泥混合，大部分有機(jī)物在此被降解，產(chǎn)生大量沼氣，沼氣被下層三相 分離器收集，由于產(chǎn)氣量大和液相上升流速較快，沼氣、廢水和污泥不能很好分離，形成了氣、固、液混 合流體。又由于氣液分離器中的壓力小于反應(yīng)區(qū)壓力，混合液體在沼氣的夾帶作用下進(jìn)入氣液分離器中， 在此大部分沼氣脫離混合液外排， 混合流體的密度變大， 在重力作用下通過(guò)回流管回到第一反應(yīng)區(qū)的底部， 與第一反應(yīng)區(qū)的廢水、顆粒污泥混合，從而實(shí)現(xiàn)了流體在反應(yīng)器內(nèi)部的循環(huán)。內(nèi)循環(huán)使得第一反應(yīng)區(qū)的液 相上升流速大大增加，可以達(dá)到 10 ～ 20 m/h 。
第二反應(yīng)區(qū)的液相上升流速小于第一反應(yīng)區(qū)，一般僅為 2 ～ 10 m/h 。這個(gè)區(qū)域除了繼續(xù)進(jìn)行生物反應(yīng)之外， 由于上升流速的降低，還充當(dāng)?shù)谝环磻?yīng)區(qū)和沉淀區(qū)之間的緩沖段，對(duì)解決跑泥、確保沉淀后出水水質(zhì)起著 重要作用。
IC 厭氧反應(yīng)器與 UASB 反應(yīng)器相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：
①有機(jī)負(fù)荷高。內(nèi)循環(huán)提高了第一反應(yīng)區(qū)的液相上升流速，強(qiáng)化了廢水中有機(jī)物和顆粒污泥間的傳質(zhì)，使 IC 厭氧反應(yīng)器的有機(jī)負(fù)荷遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通 UASB 反應(yīng)器。
②抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)， 運(yùn)行穩(wěn)定性好。 內(nèi)循環(huán)的形成使得 IC 厭氧反應(yīng)器第一反應(yīng)區(qū)的實(shí)際水量遠(yuǎn)大于進(jìn)水 水量， 例如在處理與啤酒廢水濃度相當(dāng)?shù)膹U水時(shí)， 循環(huán)流量可達(dá)進(jìn)水流量的 2 ～ 3 倍； 處理土豆加工廢水時(shí)， 循環(huán)流量可達(dá) 10 ～ 20 倍。 循環(huán)水稀釋了進(jìn)水，提高了反應(yīng)器的抗沖擊負(fù)荷能力和酸堿調(diào)節(jié)能力， 加之有第 二反應(yīng)區(qū)繼續(xù)處理，通常運(yùn)行很穩(wěn)定。
③基建投資省，占地面積少。在處理相同廢水時(shí)， IC 厭氧反應(yīng)器的容積負(fù)荷是普通 UASB 的 4 倍左右，故 其所需的容積僅為 UASB 的 1/4 ～ 1/3 ，節(jié)省了基建投資。加上 IC 厭氧反應(yīng)器多采用高徑比為 4 ～ 8 的瘦高 型塔式外形，所以占地面積少，尤其適合用地緊張的企業(yè)。
④節(jié)能。 IC 厭氧反應(yīng)器的內(nèi)循環(huán)是在沼氣的提升作用下實(shí)現(xiàn)的，不需外加動(dòng)力，節(jié)省了回流的能源。
先后應(yīng)用于大型淀粉廠、酒精廢水、生物制藥廠、農(nóng)藥廢水廢水處理系統(tǒng) 厭氧 IC 反應(yīng)器的原理及設(shè)計(jì)
一、 IC 反應(yīng)器的原理
IC 反應(yīng)器的構(gòu)造特點(diǎn)是具有很大的高徑比，一般可達(dá)
4 ～
8 ，反應(yīng)器的 高度可達(dá)
16 ～
25m 。 所以在外形上看， IC 反應(yīng)器實(shí)際上是個(gè)厭氧生化反應(yīng)塔。
由圖
17-1 可知， 進(jìn)水通過(guò)泵由反應(yīng)器底部進(jìn)入第一反應(yīng)室， 與該室內(nèi)的厭 氧顆粒污泥均勻混合。 廢水中所含的大部分有機(jī)物在這里被轉(zhuǎn)化成沼氣， 所產(chǎn)生 的沼氣被第一反應(yīng)室的集氣罩收集，沼氣將沿著提升管上升。沼氣上升的同時(shí)， 把第一反應(yīng)室的混合液提升至設(shè)在反應(yīng)器頂部的氣液分離器， 被分離出的沼氣由 氣液分離器頂部的沼氣排出管排走。 分離出的泥水混合液將沿著回流管回到第一 反應(yīng)室的底部， 并與底部的顆粒污泥和進(jìn)水充分混合， 實(shí)現(xiàn)第一反應(yīng)室混合液的 內(nèi)部循環(huán)。 IC 反應(yīng)器的命名由此得來(lái)。內(nèi)循環(huán)的結(jié)果是，第一反應(yīng)室不僅有很 高的生物量、 很長(zhǎng)的污泥齡， 并具有很大的升流速度， 使該室內(nèi)的顆粒污泥完全 達(dá)到流化狀態(tài)， 有很高的傳質(zhì)速率， 使生化反應(yīng)速率提高， 從而大大提高第一反 應(yīng)室的去除有機(jī)物能力。 經(jīng)過(guò)第一反應(yīng)室處理過(guò)的廢水， 會(huì)自動(dòng)地進(jìn)入第二反應(yīng) 室繼續(xù)處理。 廢水中的剩余有機(jī)物可被第二反應(yīng)室內(nèi)的厭氧顆粒污泥進(jìn)一步降解， 使廢水得到更好的凈化， 提高出水水質(zhì)。 產(chǎn)生的沼氣由第二反應(yīng)室的集氣罩收集， 通過(guò)集氣管進(jìn)入氣液分離器。 第二反應(yīng)室的泥水混合液進(jìn)入沉淀區(qū)進(jìn)行固液分離， 處理過(guò)的上清液由出水管排走，沉淀下來(lái)的污泥可自動(dòng)返回第二反應(yīng)室。這樣， 廢水就完成了在
IC 反應(yīng)器內(nèi)處理的全過(guò)程。
綜上所述可以看出， IC 反應(yīng)器實(shí)際上是由兩個(gè)上下重疊的
UASB 反應(yīng)器 串聯(lián)組成的。由下面第一個(gè)
UASB 反應(yīng)器產(chǎn)生的沼氣作為提升的內(nèi)動(dòng)力，使升 流管與回流管的混合液產(chǎn)生密度差， 實(shí)現(xiàn)下部混合液的內(nèi)循環(huán)， 使廢水獲得強(qiáng)化 預(yù)處理。上面的第二個(gè) UASB 反應(yīng)器對(duì)廢水繼續(xù)進(jìn)行后處理（或稱精處理） ，使 出水達(dá)到預(yù)期的處理要求。 IC厭氧反應(yīng)器的應(yīng)用和發(fā)展[導(dǎo)讀] IC厭氧反應(yīng)器擁有較大的上升流速、高效的泥水混合強(qiáng)度、突出的承載容積負(fù)荷能力、穩(wěn)定的出水等特性。 |
ICICICIC
IC
189645kgCOD/m3?dLettinga1974—1988UpflowAna-erobicSludgeBedUASBpHUASBCOD
UASBExpandedGranul-arSludgeBedEGSBInsideCyclingICAnaerobicBaff-ledReactorABRAnaerobicSequencingBatchReactorASBRAnaerobicMembraneBiosystemAMBSEGSBEGSB
IC2112
1
400m3/dCODcr13000mg/LpH4.5~530℃~37℃ 2
5.2m22.6m18.2m
3
pH30℃~37℃pH6~85~6m3/m2?hpH
20146201410pHCOD
1/CODCOD
CODCODCODCOD910018600mg/LCOD1130018000mg/L85%92%CODCODCODCODCOD11502150mg/LCODCOD
2COD
9.419.2kgCOD/m3?dCOD0.780.92COD85%93%19.17kgCOD/m3?dCOD12kg-COD/m3?dCOD85%
3pHpH
pHVFAALKpH5.96.50.67.57.80.3pHpHpHpH1
[1]AwadAbdelgad.[J].201409
[2].IC[J].201408
[3].IC[D].2014
IC反應(yīng)器的構(gòu)造及原理
來(lái)源:環(huán)保網(wǎng)
IC厭氧反應(yīng)器由兩個(gè)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)三相分離器,如同兩個(gè)UASB反應(yīng)器的上下重疊串聯(lián)組成,由5個(gè)基本部分組成:混合區(qū)、顆粒污泥膨脹床區(qū)(第一反應(yīng)區(qū))、精處理區(qū)(第二反應(yīng)區(qū))、內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)和出水區(qū)。在第一反應(yīng)室的集氣罩頂部設(shè)有沼氣升流管直通IC反應(yīng)器頂部的氣液分離器,氣液分離器的底部設(shè)一回流管直通至反應(yīng)器的底部。內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)是IC工藝的核心部分,由一級(jí)三相分離器、沼氣提升管、氣液分離器和泥水下降管等組成。內(nèi)循環(huán)裝置,改變了產(chǎn)氣負(fù)荷與水力負(fù)荷的作用方向,在高負(fù)荷下能避免污泥的流失,在一定程度上實(shí)現(xiàn)了/高負(fù)荷與污泥流失相分離0,從而使IC厭氧反應(yīng)器具有比UASB、EGSB更高的有機(jī)負(fù)荷。
IC反應(yīng)器的有機(jī)物生物降解分為兩個(gè)階段,底部一個(gè)階段(第一反應(yīng)區(qū))處于高負(fù)荷,上部一個(gè)階段(第二反應(yīng)區(qū))處于低負(fù)荷。廢水首先進(jìn)入反應(yīng)器底部的混合區(qū),并與來(lái)自泥水下降管的內(nèi)循環(huán)泥水混合液充分混合后進(jìn)入第一反應(yīng)區(qū)進(jìn)行生物降解,大部分有機(jī)物在這里被降解而轉(zhuǎn)化為沼氣,所產(chǎn)生的沼氣被第一反應(yīng)區(qū)的集氣罩收集,由于沼氣氣泡形成過(guò)程中對(duì)液體所作的膨脹功產(chǎn)生了氣體提升作用,使得沼氣、污泥和水的混合物沿沼氣提升管上升至反應(yīng)器頂部的氣液分離器,沼氣在該處與泥水混合液被分離出的沼氣從氣液分離器頂部的導(dǎo)管排走,分離出的泥水混合液將沿著回流管返回到第一厭氧反應(yīng)區(qū)的底部,并與底部的顆粒污泥和進(jìn)水充分混合,實(shí)現(xiàn)了混合液的內(nèi)部循環(huán)。內(nèi)循環(huán)使第一厭氧反應(yīng)區(qū)不僅有很高的生物量,很長(zhǎng)的污泥齡,并具有很大的升流速度,一般為10~20m/h,使該室內(nèi)的顆粒污泥完全達(dá)到流化狀態(tài),從而大大提高第一反應(yīng)室去除有機(jī)物的能力。經(jīng)第一反應(yīng)區(qū)處理過(guò)的廢水,進(jìn)入第二厭氧反應(yīng)區(qū)繼續(xù)進(jìn)行降解。
第二反應(yīng)區(qū)的液體上升流速小于第一反應(yīng)區(qū),一般為2~10m/h。該區(qū)除了繼續(xù)進(jìn)行生物反應(yīng)外,由于上升流速的降低,還充當(dāng)?shù)谝环磻?yīng)區(qū)和沉淀區(qū)之間的緩沖段,對(duì)防止污泥流失及確保沉淀后的出水水質(zhì)起著重要作用。廢水中的剩余有機(jī)物可被第二反應(yīng)區(qū)的厭氧顆粒污泥進(jìn)一步降解,使廢水得到更好的凈化,提高出水水質(zhì)。產(chǎn)生的沼氣由第二厭氧反應(yīng)區(qū)的集氣罩收集,通過(guò)集氣管進(jìn)入氣)液分離器。
第二厭氧反應(yīng)室的混合液在沉淀區(qū)進(jìn)行固液分離,處理過(guò)的上清液由出水管排走,沉淀的污泥可自動(dòng)返回到第二厭氧反應(yīng)室。
外循環(huán)厭氧反應(yīng)器
ECAR是（External Circulation Anaerobic Reactor）的英文縮寫(xiě)，名叫外循環(huán)厭氧反應(yīng)器，是一種采用生物法處理廢水的高速厭氧反應(yīng)器。
簡(jiǎn)介
外循環(huán)厭氧反應(yīng)器(ECAR)是在上流式厭氧污泥床（UASB）的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，采用外循環(huán)系統(tǒng)和顆粒污泥技術(shù)，是傳統(tǒng)的膨脹顆粒污泥床反應(yīng)器（EGSB）的改進(jìn)型，屬于高效厭氧反應(yīng)器。
工作原理
ECAR充分利用了厭氧顆粒污泥技術(shù)，通過(guò)外循環(huán)為反應(yīng)器提供充分的上升流速，保持顆粒污泥床的膨脹和反應(yīng)器內(nèi)部的混和，提高了反應(yīng)器的處理效率。
高濃度廢水由布水系統(tǒng)從ECAR底部泵入，與反應(yīng)器內(nèi)的厭氧顆粒污泥充分混合，絕大部分有機(jī)物質(zhì)被轉(zhuǎn)化為沼氣，氣液分離模塊將沼氣、水和污泥實(shí)現(xiàn)良好分離，沼氣由頂部進(jìn)入沼氣輸送系統(tǒng)，廢水由出水管流入后續(xù)處理系統(tǒng)，厭氧污泥回流至污泥床。
技術(shù)特點(diǎn)
ECAR反應(yīng)器底部設(shè)有旋流配水系統(tǒng)，污水在ECAR反應(yīng)器內(nèi)呈旋流上升狀，布水均勻且避免了“短流”現(xiàn)象的發(fā)生.其水力上升速度可達(dá)6一10m/h，故顆粒污泥處于膨脹狀態(tài)，與廢水中的有機(jī)物接觸更加充分，傳質(zhì)效率高，有機(jī)物去除率高，容積負(fù)荷提高可達(dá)到10一20kgCOD/(m3.d)。[1]
ECAR反應(yīng)器采用增加高徑比、出水回流技術(shù)和安裝小間距三相分離裝置，一方面有利于保證較高水力上升流速的同時(shí)減少三相分離器的水力負(fù)荷;另一方面通過(guò)設(shè)置小間距的三相分離器有效的提高了粘附氣泡的顆粒污泥與斜板碰撞的機(jī)會(huì)，改善了泥水分離效果，增強(qiáng)了沼氣的收集能力，使ECAR反應(yīng)器內(nèi)保持高濃度的顆粒污泥。
技術(shù)特點(diǎn)：
00001.
外循環(huán)系統(tǒng)
00002.
00003.
高效的分離模塊
00004.
00005.
污泥濃度高
00006.
00007.
高負(fù)荷
00008.
00009.
抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)
00010.
00011.
占地面積小
00012.
00013.
造價(jià)低
00014.
正是由于ECAR反應(yīng)器獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，使其可以用于如屠宰廢水、甲醇廢水、啤酒廢水等多領(lǐng)域高濃度有機(jī)污水的處理工程中，并且獲得較高的處理效率.[2]
構(gòu)造
構(gòu)造上的特點(diǎn)是集生物反應(yīng)與沉淀于一體，是一種結(jié)構(gòu)緊湊的厭氧反應(yīng)器。反應(yīng)器主要由下列幾個(gè)部分組成。
布水系統(tǒng)
其主要功能是：
1.將進(jìn)入反應(yīng)器的原廢水均勻地分配到反應(yīng)器整個(gè)橫斷面，并均勻上升；
2.起到水力攪拌的作用。
這都是反應(yīng)器高效運(yùn)行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
反應(yīng)區(qū)
是ECAR的主要部位，包括顆粒污泥區(qū)和懸浮污泥區(qū)。在反應(yīng)區(qū)內(nèi)存留大量厭氧顆粒污泥，具有良好凝聚和沉淀性能的污泥在池底部形成顆粒污泥層。廢水從污泥床底部流入，與顆粒污泥混合接觸，污泥中的微生物分解有機(jī)物，同時(shí)產(chǎn)生的微小沼氣氣泡不斷放出。微小氣泡上升過(guò)程中，不斷合并，逐漸形成較大的氣泡。在顆粒污泥層的上部，由于沼氣的攪動(dòng)，形成一個(gè)污泥濃度較小的懸浮污泥層。
循環(huán)系統(tǒng)
水經(jīng)循環(huán)泵作用，通過(guò)循環(huán)管路回到反應(yīng)器底部，完成循環(huán)過(guò)程。使水力上升速度達(dá)到6~10m/h。
三相分離器
由沉淀區(qū)、回流縫和氣封組成，其功能是將氣體（沼氣）、固體（污泥）和液體（廢水）等三相進(jìn)行分離。沼氣進(jìn)入氣室，污泥在沉淀區(qū)進(jìn)行沉淀，并經(jīng)回流縫回流到反應(yīng)區(qū)。經(jīng)沉淀澄清后的廢水作為處理水排出反應(yīng)器。
三相分離器的分離效果將直接影響反應(yīng)器的處理效果。
氣室
反應(yīng)器本身就是密封的，上端液位以上部位就可作為氣室，也可在頂部再建集氣罩。其功能是收集產(chǎn)生的沼氣，并將其導(dǎo)出氣室送往沼氣柜。
處理水排出系統(tǒng)
功能是將沉淀區(qū)水面上的處理水，均勻地加以收集，并將其排出反應(yīng)器。
此外，在反應(yīng)器內(nèi)根據(jù)需要還要設(shè)置排泥系統(tǒng)和浮渣清除系統(tǒng)。
設(shè)計(jì)
主要內(nèi)容有：
①根據(jù)水質(zhì)特點(diǎn)、水量大小、去除率等選定池型，確定主要尺寸；
②設(shè)計(jì)進(jìn)水、布水、循環(huán)和出水系統(tǒng)；
③選定三相分離器的型式，沼氣回收設(shè)備。
設(shè)計(jì)參數(shù)應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)確定，無(wú)條件試驗(yàn)時(shí)可參考經(jīng)驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)
