IC運(yùn)城市厭氧反應(yīng)器造紙污水處理

IC運(yùn)城市厭氧反應(yīng)器造紙污水處理

內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器（IC）設(shè)計計算書

一、工藝原理

IC（internal circulation）反應(yīng)器是新一代高效厭氧反應(yīng)器，即內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器，相似由2層UASB反應(yīng)器串聯(lián)而成。其由上下兩個反應(yīng)室組成。廢水在反應(yīng)器中自下而上流動，污染物被細(xì)菌吸附并降解，凈化過的水從反應(yīng)器上部流出。

內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器相似由UASB反應(yīng)器串聯(lián)而成。按功能劃分，反應(yīng)器由下而上共分為一厭氧區(qū)、第二厭氧區(qū)、沉淀區(qū)和氣水分離區(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地在此區(qū)混合。

*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。混合液上升流和沼氣的劇烈擾動使該反應(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)出處理系統(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，實現(xiàn)了混合液的內(nèi)部循環(huán)。

第二厭氧區(qū)：經(jīng)第二厭氧區(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)入第二厭氧區(qū)。該區(qū)污泥濃度較低，且廢水中大部分有機(jī)物已在*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)，對第二厭氧區(qū)的擾動很小，這為污泥的停留提供了有利條件。

沉淀區(qū)：第二厭氧區(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二厭氧區(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，使泥水充分接觸，獲得良好的傳質(zhì)效果。

二、IC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)，傳質(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)省投資和占地面積：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；而且IC反應(yīng)器高徑比很大（一般為4～8），所以占地面積少。

3、抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)：處理低濃度廢水（COD=2000～3000mg/L）時，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，內(nèi)循環(huán)流量可達(dá)進(jìn)水量的10～20倍。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值的能力：內(nèi)循環(huán)流量相當(dāng)于第二厭氧區(qū)的出水回流，可利用COD轉(zhuǎn)化的堿度，對pH值起緩沖作用，使反應(yīng)器內(nèi)pH值保持佳狀態(tài)，同時還可減少進(jìn)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(yīng)器的回流是通過外部加壓實現(xiàn)的，而IC 反應(yīng)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(shè)泵強(qiáng)制循環(huán)，節(jié)省了動力消耗。

7、出水穩(wěn)定性好：利用二級UASB串聯(lián)分級厭氧處理，可以補(bǔ)償厭氧過程中K s高產(chǎn)生的不利影響。Van Lier在1994年證明，反應(yīng)器分級會降低出水VFA濃度，延長生物停留時間，使反應(yīng)進(jìn)行穩(wěn)定。

8、啟動周期短：IC反應(yīng)器內(nèi)污泥活性高，生物增殖快，為反應(yīng)器快速啟動提供有利條件。IC反應(yīng)器啟動周期一般為1～2個月，而普通UASB啟動周期長達(dá)4～6個月。

9、沼氣利用價值高：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。

三、IC適用范圍

IC厭氧反應(yīng)器是一種高效的多級內(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，它具有占地少、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/L時的高濃度有機(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IC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，如玉米淀粉廢水、檸檬酸廢水、啤酒廢水、土豆加工廢水、酒精廢水。

IC 反應(yīng)器當(dāng)前在造紙行業(yè)應(yīng)用較多的是用各類廢紙作原料的造紙企業(yè)，處理的目的包括實現(xiàn)一般的達(dá)標(biāo)排放，通過治理后的廢水回用，從而達(dá)到節(jié)水和治污的雙重目的。