IC厭氧反應器

一、設備概述

内循環厭氧處理(lǐ)技(jì )術（以下簡稱IC厭氧技(jì )術）目前已成功應用(yòng)于土豆加工(gōng)、啤酒、食品和檸檬酸等廢水處理(lǐ)中(zhōng)。實踐證明，該技(jì )術去除有(yǒu)機物(wù)的能(néng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過普通厭氧處理(lǐ)技(jì )術（如UASB），而且IC反應器容積小(xiǎo)、投資少、占地省、運行穩定，是一種值得推廣的厭氧處理(lǐ)技(jì )術。

二、IC厭氧反應器 适用(yòng)範圍

IC處理(lǐ)技(jì )術從問世以來已成功應用(yòng)于土豆加工(gōng)、菊苣加工(gōng)、啤酒、檸檬酸和造紙等廢水處理(lǐ)中(zhōng)。1985年荷蘭首次應用(yòng)IC反應器處理(lǐ)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(lǐ)同類廢水的UASB反應器容積負荷僅有(yǒu)10～15 kg/(m3·d)，停留時間長(cháng)達十幾到幾十個小(xiǎo)時。

在啤酒廢水處理(lǐ)工(gōng)藝中(zhōng)，IC技(jì )術應用(yòng)得較多(duō)，目前我國(guó)已有(yǒu)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(kě)達15～30 kg/(m3·d)，停留時間2～4.2 h，COD去除率ηCOD>75％[9]；而UASB反應器容積負荷僅有(yǒu)4～7 kg/(m3·d)，停留時間近10 h。

對于處理(lǐ)高濃度和高鹽度的有(yǒu)機廢水，IC反應器也有(yǒu)成功的經驗。廢水COD約7900mg/L，SO42－為(wèi)250mg/L，Cl－為(wèi)4200mg/L。采用(yòng)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厭氧反應器的工(gōng)作(zuò)原理(lǐ)

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(néng)劃分(fēn)，反應器由下而上共分(fēn)為(wèi)5個區(qū)：混合區(qū)、第1厭氧區(qū)、第2厭氧區(qū)、沉澱區(qū)和氣液分(fēn)離區(qū)。

混合區(qū)：反應器底部進水、顆粒污泥和氣液分(fēn)離區(qū)回流的泥水混合物(wù)有(yǒu)效地在此區(qū)混合。

第1厭氧區(qū)：混合區(qū)形成的泥水混合物(wù)進入該區(qū)，在高濃度污泥作(zuò)用(yòng)下，大部分(fēn)有(yǒu)機物(wù)轉化為(wèi)沼氣。混合液上升流和沼氣的劇烈擾動使該反應區(qū)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(chǎn)量的增多(duō)，一部分(fēn)泥水混合物(wù)被沼氣提升至頂部的氣液分(fēn)離區(qū)。

氣液分(fēn)離區(qū)：被提升的混合物(wù)中(zhōng)的沼氣在此與泥水分(fēn)離并導出處理(lǐ)系統，泥水混合物(wù)則沿着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(fēn)混合，實現了混合液的内部循環。

第2厭氧區(qū)：經第1厭氧區(qū)處理(lǐ)後的廢水，除一部分(fēn)被沼氣提升外，其餘的都通過三相分(fēn)離器進入第2厭氧區(qū)。該區(qū)污泥濃度較低，且廢水中(zhōng)大部分(fēn)有(yǒu)機物(wù)已在第1厭氧區(qū)被降解，因此沼氣産(chǎn)生量較少。沼氣通過沼氣管導入氣液分(fēn)離區(qū)，對第2厭氧區(qū)的擾動很(hěn)小(xiǎo)，這為(wèi)污泥的停留提供了有(yǒu)利條件。

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

從IC反應器工(gōng)作(zuò)原理(lǐ)中(zhōng)可(kě)見，反應器通過2層三相分(fēn)離器來實現SRT>HRT，獲得高污泥濃度；通過大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(zhì)效果。

四、IC厭氧反應器優點

IC反應器的構造及其工(gōng)作(zuò)原理(lǐ)決定了其在控制厭氧處理(lǐ)影響因素方面比其它反應器更具(jù)有(yǒu)優勢。

（1）容積負荷高：IC反應器内污泥濃度高，微生物(wù)量大，且存在内循環，傳質(zhì)效果好，進水有(yǒu)機負荷可(kě)超過普通厭氧反應器的3倍以上。

（2）節省投資和占地面積：IC反應器容積負荷率高出普通UASB反應器3倍左右，其體(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[5]。而且IC反應器高徑比很(hěn)大（一般為(wèi)4~8），所以占地面積特别省，非常适合用(yòng)地緊張的工(gōng)礦企業。

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

（4）抗低溫能(néng)力強：溫度對厭氧消化的影響主要是對消化速率的影響。IC反應器由于含有(yǒu)大量的微生物(wù)，溫度對厭氧消化的影響變得不再顯著和嚴重。通常IC反應器厭氧消化可(kě)在常溫條件（20~25℃）下進行，這樣減少了消化保溫的困難，節省了能(néng)量。

（5）具(jù)有(yǒu)緩沖pH的能(néng)力：内循環流量相當于第1厭氧區(qū)的出水回流，可(kě)利用(yòng)COD轉化的堿度，對pH起緩沖作(zuò)用(yòng)，使反應器内pH保持佳狀态，同時還可(kě)減少進水的投堿量。

（6）内部自動循環，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的，而IC反應器以自身産(chǎn)生的沼氣作(zuò)為(wèi)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(yòng)二級UASB串聯分(fēn)級厭氧處理(lǐ)，可(kě)以補償厭氧過程中(zhōng)K s高産(chǎn)生的不利影響。Van Lier[6]在1994年證明，反應器分(fēn)級會降低出水VFA濃度，延長(cháng)生物(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，生物(wù)增殖快，為(wèi)反應器快速啓動提供有(yǒu)利條件。IC反應器啓動周期一般為(wèi)1～2個月，而普通UASB啓動周期長(cháng)達4～6個月。

（9）沼氣利用(yòng)價值高：反應器産(chǎn)生的生物(wù)氣純度高，CH4為(wèi)70％～80％，CO2為(wèi)20％～30％，其它有(yǒu)機物(wù)為(wèi)1％～5％，可(kě)作(zuò)為(wèi)燃料加以利用(yòng)