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IC厭氧反應器

優(yōu)點

    IC 反應器的構造及其工作原理決定了其在控制厭氧處理影響因素方面比其它反應器更具優(yōu)點。

    （1）容積負荷高：IC反應器內(nèi)污泥濃，微生物量大，且存在內(nèi)循環(huán)，傳質(zhì)效

好，進水機負荷可過普通厭氧反應器的3倍以上。

   （2）節(jié)省投資和占地面積：IC 反應器容積負荷率高出普通UASB 反應器3倍左右，其體積相當于普通反應器的1/4—1/3 左右，大大降低了反應器的基建投資；而且IC反應器高徑比很大（一般為4—8），所以占地面積少。

   （3）抗沖擊負荷能力強：處理低濃度廢水（COD=2000—3000mg/L）時，反應器內(nèi)循環(huán)流量可達進水量的2—3 倍；處理高濃度廢水（COD=10000—15000mg/L）時，內(nèi)循環(huán)流量可達進水量的10—20倍。大量的循環(huán)水和進水充分混合，使原水中的害物質(zhì)得到充分稀釋，大大降低了毒物對厭氧消化過程的影響。

   （4）抗低溫能力強：溫度對厭氧消化的影響主要是對消化速率的影響。IC反應器由于含大量的微生物，溫度對厭氧消化的影響變得不再突出和嚴重。通常IC反應器厭氧消化可在常溫條件（20—25 ℃）下進行，這樣減少了消化保溫的困難，節(jié)省了能量。

   （5）具緩沖pH值的能力：內(nèi)循環(huán)流量相當于1 厭氧區(qū)的出水回流，可利用COD轉(zhuǎn)化的堿度，對pH值起緩沖，使反應器內(nèi)pH值保持好的狀態(tài)，同時還可減少進水的投堿量。

   （6）內(nèi)部自動循環(huán)，不必外加動力：普通厭氧反應器的回流是通過外部加壓實現(xiàn)的，而IC 反應器以自身產(chǎn)生的沼作為提升的動力來實現(xiàn)混合液內(nèi)循環(huán)，不必設泵強制循環(huán)，節(jié)省了動力消耗。

   （7）性好：利用二級UASB串聯(lián)分級厭氧處理，可以補償厭氧過程中K s高產(chǎn)生的不利影響。Van Lier在1994年證明，反應器分級會降低出水VFA濃度，延長生物停留時間，使反應進行穩(wěn)定。

   （8）啟動周期短：IC反應器內(nèi)污泥活性高，生物增殖快，為反應器快速啟動提供利條件。IC反應器啟動周期一般為1～2個月，而普通UASB啟動周期長達4～6個月。

   （9）沼利用價值高：反應器產(chǎn)生的生物純，CH4為70%～80%，CO2為20%～30%，其它機物為1%～5%，可作為燃料加以利用 

按功能劃分，反應器由下而上共分為5個區(qū)：混合區(qū)、1厭氧區(qū)、2厭氧區(qū)、沉淀區(qū)和液分離區(qū)。

1. 混合區(qū)：反應器底部進水、顆粒污泥和液分離區(qū)回流的泥水混合物效地在此區(qū)混合。
2. 1厭氧區(qū)：混合區(qū)形成的泥水混合物進入該區(qū)，在高濃度污泥下，大部分機物轉(zhuǎn)化為沼?；旌弦荷仙骱驼拥膭×覕_動使該反應區(qū)內(nèi)污泥呈膨脹和流化狀態(tài)，加強了泥水表面接觸，污泥由此而保持著高的活性。隨著沼產(chǎn)量的增多，一部分泥水混合物被沼提升至部的液分離區(qū)。
3. 液分離區(qū)：被提升的混合物中的沼在此與泥水分離并導出處理系統(tǒng)，泥水混合物則沿著回流管返回到下端的混合區(qū)，與反應器底部的污泥和進水充分混合，實現(xiàn)了混合液的內(nèi)部循環(huán)。
4. 2厭氧區(qū)：經(jīng)1厭氧區(qū)處理后的廢水，除一部分被沼提升外，其余的都通過三相分離器進入2厭氧區(qū)。該區(qū)污泥濃度較低，且廢水中大部分機物已在1厭氧區(qū)被降解，因此沼產(chǎn)生量較少。沼通過沼管導入液分離區(qū)，對2厭氧區(qū)的擾動很小，這為污泥的停留提供了利條件。
5. 沉淀區(qū)：2厭氧區(qū)的泥水混合物在沉淀區(qū)進行固液分離，上清液由出水管走，沉淀的顆粒污泥返回2厭氧區(qū)污泥床。?

    IC厭氧反應器水封罐主要由杯形罐體和進、出水口組成，其征在于 園底杯形罐的罐壁上部設相對的進、出水口，其進水口的水 平位置略高于出水口；進水口處裝活動式閥板，該閥板與進 水口的接觸面上設密封墊；下端為弧形的隔板從罐蓋的 扁孔垂直插入罐內(nèi)至下部。IC厭氧反應器的水封罐可以隔絕空，可以維持厭氧反應器的壓力，可以起阻火器的，還可以一定的沼凈化效果。 
    IC厭氧反應器水封罐工作原理如下：密閉罐中原油沉降分離后的含硫化氫天然通過水封罐管道進入水封罐的底部，通過底部篩管分散流后進入水域空間，含硫化氫天然從水域底部上升后聚集在水封罐的液體上部空間，當體不斷由液體中分離出來，在上部空間聚集形成一定壓力后，由水封罐部出口管線出燃燒。當發(fā)生回火時，水域成為含硫化氫天然流程的隔斷部分，能夠效的保護罐，同時天然通過水域空間時，一部分凝液被降溫分離，在水域上部形成凝析液層，減緩了阻火器的堵塞情況。隨著對的日益重視，在廢水末端處理方面也進行了大量的資金投入，如在造紙二部和板紙廢水厭氧處理技術的足以證明。廢水的厭氧處理技術以其低、、污泥易于處理等優(yōu)點在廢水處理中正發(fā)揮著越來越大的。

水解階段
    水解可定義為復雜的非溶解性的聚合物被轉(zhuǎn)化為簡單的溶解性單體或二聚體的過程。
高分子機物因相對分子量巨大，不能透過細胞膜，因此不可能為細菌直接利用。它們在*階段被細菌胞外酶分解為小分子。例如：纖維素被纖維素酶水解為纖維二糖與葡萄糖，淀粉被分解為麥芽糖和葡萄糖，蛋白質(zhì)被蛋白質(zhì)酶水解為短肽與氨基酸等。這些小分子的水解產(chǎn)物能夠溶解于水并透過細胞膜為細菌所利用。水解過程通常較緩慢，因此被認為是含高分子機物或懸浮物廢液厭氧降解的限速階段。多種因素如溫度、機物的組成、水解產(chǎn)物的濃度等可能影響水解的速度與水解的程度。水解速度的可由以下動力學方程加以描述：ρ=ρo/(1+Kh.T)
ρ ——可降解的非溶解性底物濃度（g/L）
ρo———非溶解性底物的初始濃度（g/L）
Kh——水解常數(shù)（d^-1）
T——停留時間（d）
發(fā)酵或酸化階段
    發(fā)酵可定義為機物化合物既作為電子受體也是電子供體的生物降解過程，在此過程中溶解性機物被轉(zhuǎn)化為以揮發(fā)性脂肪酸為主的末端產(chǎn)物，因此這一過程也稱為酸化。
在這一階段，上述小分子的化合物發(fā)酵細菌（即酸化菌）的細胞內(nèi)轉(zhuǎn)化為更為簡單的化合物并分泌到細胞外。發(fā)酵細菌絕大多數(shù)是嚴格厭氧菌，但通常約1%的兼性厭氧菌存在于厭氧環(huán)境中，這些兼性厭氧菌能夠起到保護像甲烷菌這樣的嚴格厭氧菌免受氧的損害與抑制。這一階段的主要產(chǎn)物揮發(fā)性脂肪酸、醇類、乳酸、二氧化碳、氫、氨、硫化氫等，產(chǎn)物的組成取決于厭氧降解的條件、底物種類和參與酸化的微生物種群。與此同時，酸化菌也利用部分物質(zhì)合成新的細胞物質(zhì)，因此，未酸化廢水厭氧處理時產(chǎn)生更多的剩余污泥。
    在厭氧降解過程中，酸化細菌對酸的耐受力必須加以考慮。酸化過程pH下降到4時能可以進行。但是產(chǎn)甲烷過程pH值的范圍在6.5～7.5之間，因此pH值的下降將會減少甲烷的生成和氫的消耗，并進一步引起酸化末端產(chǎn)物組成的改變。

厭氧反應器“酸化”恢復措施

1、化學恢復法
1）、投加氫氧化物
    投加NaOH、Ca(OH)2等氫氧化物可效提升反應器pH，實現(xiàn)短期內(nèi)厭氧體系中pH的恢復。然而投加的氫氧化物如Ca(OH)2大多被碳酸鹽所消耗，由于缺乏酸堿緩沖能力，厭氧反應器內(nèi)pH會出現(xiàn)大幅震蕩過程，難以保持穩(wěn)定，不利于耗氫產(chǎn)乙酸菌及產(chǎn)甲烷菌的活性恢復，部分情況下甚至會導致反應器崩潰；其次，氫氧化物會消耗產(chǎn)甲烷過程中所需的CO2，破壞產(chǎn)甲烷的進行，對產(chǎn)甲烷菌的恢復不利，因此這種方法目前已不常用。
2）、投加NaHCO3
    僅從理論角度講，NaHCO3的投加能夠在不干擾微生物敏感的理化平衡的情況下平穩(wěn)地將pH調(diào)節(jié)到理想狀態(tài)，且不影響CO2的含量，pH的波動相對其他化學也較??；但NaHCO3飽和溶液的pH值僅為8.2，在不考慮NaHCO3隨出水流失以及與VFA反應的消耗量，將容積為800m³反應器的pH值從6.0提升到7.0需固體NaHCO3質(zhì)量為12t，況且將反應器中pH值和VFA都恢復正常并不是一兩天的事，需要一定的恢復期，所以可能需要投加NaHCO3。顯然，這是一個相當沉重的負擔，雖然試驗中較好的效果，但在工程實際中，不宜采用NaHCO3。
2、物理恢復法
1）、提高混合程度
    通過增加反應器水力停留時間（HRT），或改進反應器的設計，可提高厭氧反應器混合程度，降低“死區(qū)”范圍，進而抑制或減少溝流現(xiàn)象。例如，改變ABR導流擋板的角度與安插方向，可促進水流在反應器底部的均勻分布，大限度地增加反應器的混合程度。此種方法通常用于預防酸化或?qū)λ峄M行輔助恢復。
2）、降低進水濃度
    通過降低進水濃度（通常<2000mg/L），進而降低反應器的機負荷，是實現(xiàn)酸化反應器恢復的常用方法。但單獨采用這種方法的恢復效果并不明顯，通常要配合堿液投加方法一起使用。例如，采用降低進水濃度同時配合加入一定NaHCO3的方法將酸化反應器的pH從4.5調(diào)至7.0，9d后UASB的出水pH從初被酸化時的5.4回升到6.5。
3）、處理出水回流
    處理出水回流是厭氧反應器進水負荷的條件下，降低其進水濃度的一種效措施。采用該方法，回流水中產(chǎn)甲烷階段產(chǎn)生的堿度，可在酸化階段被充分利用，大幅降低了反應器進水堿度的需求。此外，該方法不會引起反應器內(nèi)CO2含量的劇烈變化，可以平穩(wěn)地提升反應器pH；由于回流水溫度與反應器溫度基本*，容易實現(xiàn)反應器溫度的恒定；回流水溶解氧較低，不會對反應器內(nèi)厭氧顆粒污泥產(chǎn)生不良影響，因而恢復效果明顯。研究表明：輕度酸化后采用該方法，厭氧反應器pH僅需36h，即可恢復至6.5，因而該方法比較適用于強效厭氧反應器的酸化恢復。
4）、處理出水置換
    處理出水置換是利用儲存的反應器出水一次性置換反應器內(nèi)含高濃度機酸的污水。由于反應器正常出水中較高的堿度，在換水的同時相當于加入大量的堿，因而該方法既不需要額外的投資(加堿的)，也不需要考慮加堿量，是一種較的恢復辦法。研究顯示，采用該方法僅8d，反應器出水pH就可以從酸化時的5.35回升到6.58，體產(chǎn)量上升，出水中揮發(fā)酸含量恢復到反應器正常水平。
3、生物恢復法
1）、加顆粒污泥
    投加新鮮、成熟的顆粒污泥可以快速補充反應器中微生物數(shù)量，降低污染負荷，因而是一種時間短、效果好的酸化恢復方法。然而，由于缺乏必要的厭氧顆粒物污泥活性保持技術的，顆粒污泥投加常伴隨高昂的成本，因而該方法目前多局限于實驗研究。隨著厭氧顆粒污泥活性快速恢復及活性激活技術的逐漸發(fā)展及推廣，該技術望在實際工程中得到。
2）、投加關鍵微生物種群
    厭氧反應器的過渡酸化直接來源于產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌法及時降解VFA而導致VFA積累，因而通過采取一定的工程措施，使厭氧消化系統(tǒng)中的產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸獲得生長，提高VFA轉(zhuǎn)化為乙酸的效率，使后續(xù)的產(chǎn)甲烷菌群獲得更多可直接利用的營養(yǎng)底物，將助于加快厭氧消化鏈反應的恢復。

IC厭氧反應器

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