IC厭(yàn)氧反應器

一(yī)、設備概述

内循環厭(yàn)氧處理技術（以下(xià)簡稱IC厭(yàn)氧技術）目前已成功應用于土豆加工(gōng)、啤酒、食品和檸檬酸等廢水處理中(zhōng)。實踐證明，該技術去(qù)除有機物(wù)的能力遠遠超過普通厭(yàn)氧處理技術（如UASB），而且IC反應器容積小(xiǎo)、投資(zī)少、占地省、運行穩定，是一(yī)種值得推廣的厭(yàn)氧處理技術。

二、IC厭(yàn)氧反應器 适用範圍

IC處理技術從問世以來已成功應用于土豆加工(gōng)、菊苣加工(gōng)、啤酒、檸檬酸和造紙(zhǐ)等廢水處理中(zhōng)。1985年荷蘭首次應用IC反應器處理土豆加工(gōng)廢水，容積負荷（以COD計）高達35～50kg/(m3·d)，停留時間4～6 h[9]；而處理同類廢水的UASB反應器容積負荷僅有10～15 kg/(m3·d)，停留時間長達十幾到幾十個小(xiǎo)時。

在啤酒廢水處理工(gōng)藝中(zhōng)，IC技術應用得較多，目前我(wǒ)國已有3家啤酒廠引進了此工(gōng)藝。從運行結果看，IC工(gōng)藝容積負荷（以COD計）可達15～30 kg/(m3·d)，停留時間2～4.2 h，COD去(qù)除率ηCOD>75％[9]；而UASB反應器容積負荷僅有4～7 kg/(m3·d)，停留時間近10 h。

對于處理高濃度和高鹽度的有機廢水，IC反應器也有成功的經驗。廢水COD約7900mg/L，SO42－爲250mg/L，Cl－爲4200mg/L。采用22m高、1100m3容積的IC反應器，容積負荷（以COD計）達31 kg/(m3·d)，ηCOD>80％，平均停留時間僅6.1 h。

三、IC厭(yàn)氧反應器的工(gōng)作原理

IC反應器基本構造如圖1所示，它相似由2層UASB反應器串聯而成。按功能劃分(fēn)，反應器由下(xià)而上共分(fēn)爲5個區：混合區、第1厭(yàn)氧區、第2厭(yàn)氧區、沉澱區和氣液分(fēn)離(lí)區。

混合區：反應器底部進水、顆粒污泥和氣液分(fēn)離(lí)區回流的泥水混合物(wù)有效地在此區混合。

第1厭(yàn)氧區：混合區形成的泥水混合物(wù)進入該區，在高濃度污泥作用下(xià)，大(dà)部分(fēn)有機物(wù)轉化爲沼氣。混合液上升流和沼氣的劇烈擾動使該反應區内污泥呈膨脹和流化狀态，加強了泥水表面接觸，污泥由此而保持着高的活性。随着沼氣産量的增多，一(yī)部分(fēn)泥水混合物(wù)被沼氣提升至頂部的氣液分(fēn)離(lí)區。

氣液分(fēn)離(lí)區：被提升的混合物(wù)中(zhōng)的沼氣在此與泥水分(fēn)離(lí)并導出處理系統，泥水混合物(wù)則沿着回流管返回到下(xià)端的混合區，與反應器底部的污泥和進水充分(fēn)混合，實現了混合液的内部循環。

第2厭(yàn)氧區：經第1厭(yàn)氧區處理後的廢水，除一(yī)部分(fēn)被沼氣提升外(wài)，其餘的都通過三相分(fēn)離(lí)器進入第2厭(yàn)氧區。該區污泥濃度較低，且廢水中(zhōng)大(dà)部分(fēn)有機物(wù)已在第1厭(yàn)氧區被降解，因此沼氣産生(shēng)量較少。沼氣通過沼氣管導入氣液分(fēn)離(lí)區，對第2厭(yàn)氧區的擾動很小(xiǎo)，這爲污泥的停留提供了有利條件。

沉澱區：第2厭(yàn)氧區的泥水混合物(wù)在沉澱區進行固液分(fēn)離(lí)，上清液由出水管排走，沉澱的顆粒污泥返回第2厭(yàn)氧區污泥床。

從IC反應器工(gōng)作原理中(zhōng)可見，反應器通過2層三相分(fēn)離(lí)器來實現SRT>HRT，獲得高污泥濃度；通過大(dà)量沼氣和内循環的劇烈擾動，使泥水充分(fēn)接觸，獲得良好的傳質效果。

四、IC厭(yàn)氧反應器優點

IC反應器的構造及其工(gōng)作原理決定了其在控制厭(yàn)氧處理影響因素方面比其它反應器更具有優勢。

（1）容積負荷高：IC反應器内污泥濃度高，微生(shēng)物(wù)量大(dà)，且存在内循環，傳質效果好，進水有機負荷可超過普通厭(yàn)氧反應器的3倍以上。

（2）節省投資(zī)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(tǐ)積相當于普通反應器的1/4~1/3左右，降低了反應器的基建投資(zī)[5]。而且IC反應器高徑比很大(dà)（一(yī)般爲4~8），所以占地面積特别省，非常适合用地緊張的工(gōng)礦企業。

（3）抗沖擊負荷能力強：處理低濃度廢水（COD=2000~3000mg/L）時，反應器内循環流量可達進水量的2~3倍；處理高濃度廢水（COD=10000~15000mg/L）時，内循環流量可達進水量的10~20倍[5]。大(dà)量的循環水和進水充分(fēn)混合，使原水中(zhōng)的有害物(wù)質得到充分(fēn)稀釋，降低了毒物(wù)對厭(yàn)氧消化過程的影響。

（4）抗低溫能力強：溫度對厭(yàn)氧消化的影響主要是對消化速率的影響。IC反應器由于含有大(dà)量的微生(shēng)物(wù)，溫度對厭(yàn)氧消化的影響變得不再顯著和嚴重。通常IC反應器厭(yàn)氧消化可在常溫條件（20~25℃）下(xià)進行，這樣減少了消化保溫的困難，節省了能量。

（5）具有緩沖pH的能力：内循環流量相當于第1厭(yàn)氧區的出水回流，可利用COD轉化的堿度，對pH起緩沖作用，使反應器内pH保持佳狀态，同時還可減少進水的投堿量。

（6）内部自動循環，不必外(wài)加動力：普通厭(yàn)氧反應器的回流是通過外(wài)部加壓實現的，而IC反應器以自身産生(shēng)的沼氣作爲提升的動力來實現混合液内循環，不必設泵強制循環，節省了動力消耗。

（7）出水穩定性好：利用二級UASB串聯分(fēn)級厭(yàn)氧處理，可以補償厭(yàn)氧過程中(zhōng)K s高産生(shēng)的不利影響。Van Lier[6]在1994年證明，反應器分(fēn)級會降低出水VFA濃度，延長生(shēng)物(wù)停留時間，使反應進行穩定。

（8）啓動周期短：IC反應器内污泥活性高，生(shēng)物(wù)增殖快，爲反應器快速啓動提供有利條件。IC反應器啓動周期一(yī)般爲1～2個月，而普通UASB啓動周期長達4～6個月。

（9）沼氣利用價值高：反應器産生(shēng)的生(shēng)物(wù)氣純度高，CH4爲70％～80％，CO2爲20％～30％，其它有機物(wù)爲1％～5％，可作爲燃料加以利用