自貢市IC厭氧反應器

自貢市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。

（1）容積：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)，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)生的沼氣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）出水：利用二UASB串聯(lián)分厭氧處理，可以補償厭氧過程中K s高產(chǎn)生的不利影響。Van Lier[6]在1994年證明，反應器分會降低出水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[7]。

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

厭氧消化的發(fā)酵條件控制厭氧生物處理反應器啟動時的注意事項哪些

（1）厭氧化物處理反應器在投入運行之前，必須進行充水試驗和氣密性試驗。充水試驗要求漏水現(xiàn)象，氣密性試驗要求池內(nèi)加壓到350mm水柱，穩(wěn)定15min后壓力降小于100 mm水柱。而且在進行厭氧污泥的培養(yǎng)和馴化之前，應使氮氣吹掃。
（2）厭氧活性污泥應從處理同類污水的正在運行的厭氧處理構筑物中取得，也可取自江河湖泊沼澤底部、市政下水道及污水集積處等處于厭氧環(huán)境下的淤泥，甚還可以使用好氧活性污泥法的剩余污泥進行轉性培養(yǎng)，但這樣做需要的時間要更長的一些。
（3）厭氧化物處理反應器因為微生物增殖緩慢，一般需要的啟運時間較長，如果能接種大量的厭氧污泥，可以縮短啟動時間。一般接種污泥的數(shù)量要達到反應器容積的10% ~9%，具保值根據(jù)接種污泥的來源情況而定。接種量越大，啟動時間越短，如果接種污泥中含大量的甲烷菌，效果會更好。
（4）采用中溫消化或高溫消化時，加熱升溫的速度越慢越好，一定不能過1℃/h。同時對含碳水化合物較多、缺乏堿性緩沖物質(zhì)的廢水時，需要補充投加一部分堿源，并嚴格控制反應器內(nèi)的PH值在6.8~7.8之間。
（5）啟動時的初始機負荷與厭氧處理方法、待處理廢水性質(zhì)、溫度等工藝條件及接種污泥的性質(zhì)等關，一般從較低的負荷開始，再逐步增加負荷完成啟運過程。例如UASB啟動時，初始機負荷一般為0.1~0.2kgCODCR/（kgMLSS•d），當CODCR去除率達到80%或出水中揮發(fā)性機酸VFA的濃度低于1000mg/L后，再按原負荷50%的遞增幅度增加負荷。如果出水中VFA濃度較高，則不宜提高負荷，甚要酌情降低負荷。

（6）厭氧反應器的出水以一定的回流以返回反應器，可以回收部分流失的污泥及出水中的緩沖性物質(zhì)、平衡反應器中水的PH值。一般附著型的反應裝置因填料具一定的攔截，可以不用回流出水；而懸浮生長型反應裝置啟動時因污泥易于流失，可適當出水回流。
（7）對于縣浮型厭氧反應裝置，可以投加粉末煙煤、簽名冊水砂礫、粉末活性炭或絮凝劑，促進污泥的顆粒化。
（8）啟動初期水力負代號過高可能造成污泥的大量流失，水力負荷過低又不利于厭氧污泥的篩選。一般在啟動初期 選用較低的水力負荷，經(jīng)過數(shù)周后再緩慢平穩(wěn)地遞增。

在厭氧反應器中，常常會用到抑制劑。抑制劑是一種用來阻滯或降低化學反應速度的物質(zhì)，與負催化劑相同。它不能停止聚合反應，只是減緩聚合反應。借以抑制或緩和化學反應的物質(zhì)。

營養(yǎng)與環(huán)境條件
厭氧要求機物濃度較高，一般大于1000mg/L以上。所以厭氧適于處理高濃度機廢水和污泥處理。和好氧生物處理一樣，厭氧處理也要求供給面的營養(yǎng)，但好氧細菌增殖快，機物50~60%用于細菌增殖，故對N、P要求高;而厭氧增殖慢，BOD5~10%用于合成菌體，對N、P要求低。
COD∶N∶P=200∶5∶1或C∶N=12~16
(好氧COD∶N∶P=100∶5∶1)

的工藝是用水解酸化+氧化（處理COD較低的廢水），的是UASB+氧化（一相厭氧，處理COD高的廢水），的是水解酸化+UASB+氧化（就相當于兩相厭氧）；對此分析如下：
1）水解+好氧工藝，處理的廢水濃度確實常見的要低一些，因為水解并不能提供較力的COD消解能力，當然這個工藝相比較直接好氧而言，更多的可以用在進水COD1k-2k之間的項目，這種水質(zhì)進厭氧節(jié)約的曝氣能耗和提升水用的動力能耗差不多，厭氧降解程度上也不明顯，但是直接進好氧濃度又偏高。因此常搞出水解+好氧，利用水解過程微量講解和吸附去除COD來減少好氧的負擔。當然這是在不討論改善生化性方面的前提下。
2）假如水解酸化+UASB+氧化就相當于兩相厭氧，文章說“厭氧發(fā)酵產(chǎn)生沼氣過程可分為水解階段、酸化階段、乙酸化階段和甲烷階段等四個階段。水解池（水解池進行的就是水解酸化反應吧）是把反應控制在二階段完成之前，不進入三階段。"
那么水解酸化產(chǎn)生的應該是機酸吧，那乙酸化階段在哪發(fā)生的？兩相厭氧的產(chǎn)酸相產(chǎn)的是什么酸？它的乙酸化階段又是在哪發(fā)生的呢？
產(chǎn)乙酸這個詞和產(chǎn)乙酸階段是應該分開的，因為在產(chǎn)酸階段就會產(chǎn)生一部分乙酸了但并不一定作為過程的主體，這要看廢水的機物組成。產(chǎn)乙酸階段，這里面包含了兩類反應，一是更長碳鏈的VFA以及乳酸、丙酮酸和醇類等分解產(chǎn)生乙酸，二是同型產(chǎn)乙酸菌，利用CO2和H2的機組合進行產(chǎn)乙酸。兩相的水解酸化過程中產(chǎn)生的機酸，可能是甲酸、乙酸、丙酸、丁酸…以及乳酸中的任一種，也可能是未完降解的長鏈脂肪酸。
個人認為在實際工程中，兩相的分界線并不*分明，水解酸化相先后延伸產(chǎn)乙酸甚少量產(chǎn)甲烷都是經(jīng)常遇見的。于產(chǎn)甲烷相，它就沒不含水解酸化這兩個過程的時候，產(chǎn)甲烷相四個過程都會存在，只不過前兩個過程被之前的相分擔了一部分。乙酸化發(fā)生在哪里，這個過程應該大部分在后一相，兩相的定義并不是“水解酸化階段+乙酸化產(chǎn)甲烷階段"，只要在流程上將其主體分開即可叫做兩相，于分界線模糊，沒關系。
基于水解和酸化兩個過程法分開的事實，三相取決于產(chǎn)乙酸和產(chǎn)甲烷是否可以分開。
對于三相分離器的工作原理大致可表述為：氣液固三相在氣體擾動和液體升流的下從下方進入三相分離器；污泥（固）撞擊在三相分離器上，上面吸附的沼氣氣泡釋放出來；沼氣氣體被三角形集氣罩收集；脫離氣體的泥水（固液相）穿過三相分離器集氣罩之間的縫隙，到達沉淀區(qū)；污泥（固）在沒氣體擾動的條件下沉淀，落回三相分離器下方。核心是氣體被收集和污泥沉淀

原理
在厭氧處理過程中，廢水中的機物經(jīng)大量微生物的共同，被終轉化為甲烷、二氧化碳、水、硫化氫和氨等。在此過程中，不同微生物的代謝過程相互影響，相互制約，形成了復雜的生態(tài)系統(tǒng)。對高分子機物的厭氧過程的敘述，助于我們了解這一過程的基本內(nèi)容。高分子機物的厭氧降解過程可以被分為四個階段：水解階段、發(fā)酵(或酸化)階段、產(chǎn)乙酸階段和產(chǎn)甲烷階段。

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)轉化為更為簡單的化合物并分泌到細胞外。發(fā)酵細菌大多數(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、氫氣、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。

自貢市IC厭氧反應器
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