IC厭氧反應(yīng)器的工作原理 IC反應(yīng)器基本構(gòu)造如圖所示,它相似由2層UASB反應(yīng)器串而成。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)。 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?;旌弦荷仙骱驼託獾膭×覕_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(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。沼氣通過沼氣管導(dǎo)入氣液分離區(qū),對第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,反應(yīng)器通過2層三相分離器來實(shí)現(xiàn)SRT>HRT,獲得高污泥濃度;通過大量沼氣和內(nèi)循環(huán)的劇烈擾動(dòng),使泥水充分接觸,獲得良好的質(zhì)效果。 IC厭氧反應(yīng)器工作流程 進(jìn)水經(jīng)過布水器輸入反應(yīng)器,與下降管循環(huán)來的污泥和出水均勻混和后,進(jìn)入個(gè)反應(yīng)分離區(qū)內(nèi),流化床反應(yīng)室。在那里,大部分COD被降解為沼氣,在這個(gè)分離區(qū)產(chǎn)生的沼氣由低位三相分離器收集和分離,并產(chǎn)生氣體提升。氣體被提升的同時(shí),帶動(dòng)水和污泥作向上運(yùn)動(dòng),經(jīng)過一級(jí)“上升"管達(dá)到位于反應(yīng)器頂部的氣體/液體分離器,在這里沼氣從水和污泥中分離,離開整個(gè)反應(yīng)器。水和污泥混和經(jīng)過同心的“下降"管直接滑落到反應(yīng)器底部形成內(nèi)部循環(huán)流。從級(jí)分離區(qū)的出水在第二階段低負(fù)荷后處理區(qū)內(nèi)被深度處理,在那里剩余的可生物降解的COD被去除,在上層分離區(qū)產(chǎn)生的沼氣被頂部的三相分離器收集,并沿二級(jí)“上升管",輸送到頂部旋流式氣體/液體分離器,實(shí)現(xiàn)沼氣分離和收集。同時(shí),厭氧出水(12)經(jīng)過出水堰離開反應(yīng)器自流進(jìn)入后續(xù)處理中。 IC厭氧反應(yīng)器優(yōu)點(diǎn) IC反應(yīng)器的構(gòu)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(yīng)器更具有優(yōu)勢。 (1)容積負(fù)荷高:IC反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度高,微生物量大,且存在內(nèi)循環(huán),質(zhì)效果好,進(jìn)水有機(jī)負(fù)荷可超過普通厭氧反應(yīng)器的3倍以上。 (2)節(jié)省投資和占面積:IC反應(yīng)器容積負(fù)荷率高出普通UASB反應(yīng)器3倍左右,其體積相當(dāng)于普通反應(yīng)器的1/4~1/3左右,大大降低了反應(yīng)器的基建投資[5]。而且IC反應(yīng)器高徑比很大(一般為4~8),所以占面積特別省,非常適合用緊張的工礦企業(yè)。 (3)抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng):處理低濃度廢水(COD=2000~3000mg/L)時(shí),反應(yīng)器內(nèi)循環(huán)流量可達(dá)進(jìn)水量的2~3倍;處理高濃度廢水(COD=10000~15000mg/L)時(shí),內(nèi)循環(huán)流量可達(dá)進(jìn)水量的10~20倍[5]。大量的循環(huán)水和進(jìn)水充分混合,使原水中的有害物質(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(qiáng):溫度對厭氧消化的影響主要是對消化速率的影響。IC反應(yīng)器由于含有大量的微生物,溫度對厭氧消化的影響變得不再顯著和嚴(yán)重。通常IC反應(yīng)器厭氧消化可在常溫條件(20~25 ℃)下進(jìn)行,這樣減少了消化保溫的困難,節(jié)省了能量。 (5)具有緩沖pH的能力:內(nèi)循環(huán)流量相當(dāng)于第1厭氧區(qū)的出水回流,可利用COD轉(zhuǎn)化的堿度,對pH起緩沖作用,使反應(yīng)器內(nèi)pH保持狀態(tài),同時(shí)還可減少進(jìn)水的投堿量。 (6)內(nèi)部自動(dòng)循環(huán),不必外加動(dòng)力:普通厭氧反應(yīng)器的回流是通過外部加壓實(shí)現(xiàn)的,而IC反應(yīng)器以自身產(chǎn)生的沼氣作為提升的動(dòng)力來實(shí)現(xiàn)混合液內(nèi)循環(huán),不必設(shè)泵強(qiáng)制循環(huán),節(jié)省了動(dòng)力消耗。 (7)出水穩(wěn)定性好:利用二級(jí)UASB串分級(jí)厭氧處理,可以補(bǔ)償厭氧過程中K s高產(chǎn)生的不利影響。Van Lier[6]在1994年證明,反應(yīng)器分級(jí)會(huì)降低出水VFA濃度,延長生物停留時(shí)間,使反應(yīng)進(jìn)行穩(wěn)定。 (8)啟動(dòng)周期短:IC反應(yīng)器內(nèi)污泥活性高,生物增殖快,為反應(yīng)器快速啟動(dòng)提供有利條件。IC反應(yīng)器啟動(dòng)周期一般為1~2個(gè)月,而普通UASB啟動(dòng)周期長達(dá)4~6個(gè)月。 (9)沼氣利用價(jià)值高:反應(yīng)器產(chǎn)生的生物氣純度高,CH4為70%~80%,CO2為20%~30%,其它有機(jī)物為1%~5%,可作為燃料加以利用[8]。 IC厭氧反應(yīng)器 適用范圍 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,為第三代厭氧反應(yīng)器的代表類型(UASB為第二代厭氧反應(yīng)器的代表類型),與第二代厭氧反應(yīng)器相比,它具有占少、有機(jī)負(fù)荷高、抗沖擊能力更強(qiáng),性能更穩(wěn)定、操作管理更簡單。當(dāng)COD為10000-15000mg/1時(shí)的高濃度有機(jī)廢水;第二代UASB反應(yīng)器一般容積負(fù)荷為5-8kgCOD/m3;第三代AIC厭氧反應(yīng)器容積負(fù)荷率可達(dá)15-30kgCOD/m3。IC厭氧反應(yīng)器適用于有機(jī)高濃度廢水,如,淀粉廢水、養(yǎng)殖廢水、啤酒廢水、酒精廢水 造紙廢水等。 |