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內(nèi)循環(huán)(IC) 厭氧反響器是由荷蘭PAQUES公司于20世紀(jì)80年代后期，在對升流式厭氧污泥床(UASB)的應(yīng)用現(xiàn)狀及其優(yōu)缺陷停止深人剖析的根底上，研討開發(fā)勝利的第三代高效厭氧反響器。與前兩代厭氧反響器相比，IC厭氧反響器主要有以下兩個特性: 一是在反響器塔體內(nèi)完成了無需外加動力的內(nèi)循環(huán)，從而使污泥和廢水得以充沛混合，增強(qiáng)了傳質(zhì)效果，進(jìn)步了生化反響速率;二是三相別離不在塔體內(nèi)完成，而是在塔體外的別離包內(nèi)完成了三相別離，從而增加了反響器的有效容積。

隨著對該反響器技術(shù)研討的不時深人，其眾多優(yōu)勢被人們認(rèn)識并承受，使其廢水處置工程中的應(yīng)用得到了很大水平的推行和提高。目前，IC厭氧反響器已勝利應(yīng)用于啤酒消費(fèi)、食品加工、造紙等行業(yè)的消費(fèi)污水處置中。我國于1996年引進(jìn)該技術(shù)用于啤酒工業(yè)廢水處理，并對該技術(shù)停止研討。國內(nèi)自主消費(fèi)的IC厭氧反響器用于范圍較大的廢水處置。由于其容積負(fù)荷高、能耗低、投資少、占地省、可再生、運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定等特性，被視為第三代厭氧生化反響器的代表工藝之一。進(jìn)一步研討開發(fā)IC厭氧反響器，推行其應(yīng)用范圍已成為厭氧廢水處置的熱點(diǎn)之一。

1. IC厭氧反響器的開發(fā)背景

厭氧反響器的處置效率主要取決于反響器所能保有的微生物濃度及其生化反響速率，而傳質(zhì)條件對生化反響速率起著至關(guān)重要的作用。依托適合的營養(yǎng)、水力條件以及應(yīng)用微生物的自固定化作用培育出的活性和沉降性能俱佳的顆粒污泥，再加上特有的三相別離器構(gòu)造，UASB勝利地使污泥停留時間與水力停留時間相別離，處理了反響器內(nèi)生物量堅持的問題。但UASB的傳質(zhì)過程并不理想，這對進(jìn)一步進(jìn)步有機(jī)負(fù)荷產(chǎn)生負(fù)面影響。由于污泥與有機(jī)物的傳質(zhì)過程主要依賴于進(jìn)水與產(chǎn)氣的攪動，因而強(qiáng)化傳質(zhì)過程最有效的辦法就是進(jìn)步外表水力負(fù)荷和外表產(chǎn)氣負(fù)荷。但高負(fù)荷產(chǎn)生的猛烈攪拌會使UASB反響器中的污泥處于完整收縮的狀態(tài)，使本來SRT>HRT的反響器向SRT=HRT的方向轉(zhuǎn)變，招致污泥過度流失。為防止呈現(xiàn)過高的水力負(fù)荷與產(chǎn)氣負(fù)荷，UASB反響器常常將進(jìn)水的上升流速控制在1～2m/h以內(nèi)。傳質(zhì)與微生物生物量保有之間的矛盾，成為UASB進(jìn)一步進(jìn)步有機(jī)負(fù)荷的基本限制要素。為處理這一問題，開發(fā)出了以出水回流來進(jìn)步反響器內(nèi)水流的上升流速為主要特征的第三代厭氧反響器，即IC厭氧反響器。與普通EGSB反響器的顯著差異在于，IC厭氧反響器巧妙天時用特有的內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)，應(yīng)用本身產(chǎn)生的沼氣收縮做功，在無須外加能源的條件下完成了內(nèi)循環(huán)污泥回流。

2. IC厭氧反響器的構(gòu)造及工作原理

IC厭氧反響器由5個根本局部組成:進(jìn)液混合一布水區(qū)，第一反響區(qū)，內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)，第二反響區(qū)，沉淀出水區(qū)，其中內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)是IC厭氧反響器的中心結(jié)構(gòu)，由一級三相別離器、沼氣提升管、氣液別離器、泥水降落管組成。IC厭氧反響器的根本構(gòu)造表示圖如下圖所示。

進(jìn)水由底部進(jìn)人第一反響區(qū)與顆粒污泥混合，大局部有機(jī)物在此被降解，產(chǎn)生大量沼氣，沼氣被一級三相別離器搜集。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別離，構(gòu)成了氣、固、液混合流體。又由于氣液別離器中的壓力小于反響區(qū)壓力，混合液體在沼氣的夾帶作用下經(jīng)過沼氣提升管進(jìn)入氣液別離器中，在此大局部沼氣脫離混合液外排，混合流體的密度變大，在重力作用下經(jīng)過泥水降落管回到第一反響區(qū)的底部，與第一反響區(qū)的廢水、顆粒污泥混合，從而完成了流體在反響器內(nèi)部的循環(huán)。內(nèi)循環(huán)使得第一反響區(qū)的液相上升流速大大增加，能夠到達(dá)10～20m/h。

第二反響區(qū)的液相上升流速小于第一反響區(qū)，普通僅為2～10m/h。這個區(qū)域除了繼續(xù)停止生物反響之外，由于上升流速的降低，還充任第一反響區(qū)和沉淀出水區(qū)之間的緩沖段，對處理跑泥、確保沉淀后出水水質(zhì)起著重要作用。

3. IC厭氧反響器的特性

基于前面的闡述能夠曉得，IC厭氧反響用具有很多優(yōu)點(diǎn)，其主要的優(yōu)點(diǎn)如下:

1)污泥能夠大量保存。①第二反響區(qū)的液相上升流速普通僅為2～10m/h,遠(yuǎn)小于第一反響區(qū)，混合液在此區(qū)具有相對長的水力停留時間;②由于大局部COD在第一反響區(qū)已被去除，此區(qū)產(chǎn)氣量很少，缺乏以產(chǎn)生很大的水流湍動，混合液接近于推流狀態(tài);③內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)不經(jīng)過第二反響區(qū)，對此區(qū)流體的流速簡直無影響。上述三點(diǎn)十分有利于顆粒污泥的沉降和保存，即便在數(shù)倍于UASB的進(jìn)水負(fù)荷條件下也是如此，不存在高COD負(fù)荷下污泥被沖出系統(tǒng)的問題。由于內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)的存在，使得反響用具有SRT>HRT的特征，完成了“高負(fù)荷與污泥流失相別離”的第三代厭氧反響器的設(shè)計思想，既堅持了污泥的高濃度，又強(qiáng)化了傳質(zhì)過程。同時，由于第二反響區(qū)的存在，使得第一反響區(qū)與沉淀出水區(qū)之間有了緩沖段，也同樣避免了頂峰負(fù)荷時污泥的流失。

2) 具有很高的容積負(fù)荷。IC厭氧反響器經(jīng)過采用內(nèi)循環(huán)技術(shù)，進(jìn)步了第一反響區(qū)的液相上升流速，使得混合液處于推流狀態(tài)，強(qiáng)化了廢水中有機(jī)物和顆粒污泥的傳質(zhì)，進(jìn)步了生物處置才能，從而大幅度進(jìn)步了反響器的容積負(fù)荷。容積負(fù)荷的進(jìn)步會招致反響器沼氣量的提升，進(jìn)一步加強(qiáng)了沼氣升流對污泥床的湍動和傳質(zhì)效果。通常，IC厭氧反響器的進(jìn)水負(fù)荷能夠高出UASB反響器的三倍之多。在采用IC厭氧反響器處置土豆加工廢水時，當(dāng)進(jìn)水COD為10000～15000mg/L時， 進(jìn)水容積負(fù)荷可達(dá)35～50kg COD/ (m3·d)，當(dāng)處置啤酒廢水時，進(jìn)水COD為2000～3000mg/L,容積負(fù)荷可高達(dá)40kgCOD/ (m3 ·d)，COD去除率在75%～80%。

3) 沼氣提升完成內(nèi)循環(huán)，不用外加動力。IC厭氧反響器實踐上是一種特殊的氣提式反響器，其工作原理與空氣提升液體循環(huán)反響器(氣體式反響器)非常類似，區(qū)別僅在于IC厭氧反響器中的提升動力源自反響器中的自產(chǎn)沼氣，而氣提式反響器中的提升動力源自反響器外動力提供的空氣。因而，與氣提式反響器相比，IC厭氧反響器不用經(jīng)過外力完成強(qiáng)迫循環(huán)， 從而可儉省能耗。

4)抗沖擊負(fù)荷才能強(qiáng)，運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定。內(nèi)循環(huán)的構(gòu)成使得IC厭氧反響器第一反響區(qū)的實踐水量遠(yuǎn)大于進(jìn)口水量，例如在處置與啤酒廢水濃度相當(dāng)?shù)膹U水時，循環(huán)流量可達(dá)進(jìn)水流量的2～3倍;處置土豆加工廢水時，循環(huán)流量可達(dá)10～20倍。循環(huán)水稀釋了進(jìn)水，進(jìn)步了反響器的抗沖擊才能和酸堿調(diào)理才能。即便入水中含有一定濃度的有毒有害物質(zhì)，由于內(nèi)循環(huán)水的稀釋作用，其對反響器內(nèi)的活性污泥生化反響所構(gòu)成的要挾也將大大削弱。由于內(nèi)循環(huán)水對進(jìn)水所起到的pH調(diào)理的才能，從而大大節(jié)約了反響器運(yùn)轉(zhuǎn)過程中中和劑酸堿的用量。

5) 出水穩(wěn)定性好，系統(tǒng)啟動快。IC厭氧反響器相當(dāng)于兩個UASB反響器的串聯(lián)絡(luò)統(tǒng)，普通狀況下，兩級處置系統(tǒng)的出水水質(zhì)、穩(wěn)定性高于一級處置系統(tǒng)。IC厭氧反響器內(nèi)污泥活性高，生物增殖快，為反響器快速啟動提供有利條件。IC厭氧反響器啟動周期普通為1～2個月，而普通UASB啟動周期長達(dá)4～6個月。

6)基建投資省，占空中積小。在處置相同的廢水時，IC厭氧反響器的容積負(fù)荷是普通UASB反響器的4倍左右，故其所需的反響體積僅為UASB反響器的1/4～1/3，儉省了基建投資，加上IC厭氧反響器不只體積小而且有很大的高徑比(普通高度可達(dá)16～25m，高徑比為4～8)，所以占空中積特別省，十分適用于占空中積慌張的企業(yè)。