IC厭氧處理設(shè)備

2023-2-9 8:44:51

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詳細(xì)介紹：

一、厭氧機(jī)理
厭氧反應(yīng)是一個(gè)復(fù)雜的生化過程，微觀分析表明厭氧降解過程可分為四步：水解、酸化、產(chǎn)氫產(chǎn)酸及產(chǎn)甲烷過程。

(1)、水解階段

高分子有機(jī)物因相對(duì)分子量巨大，不能透過細(xì)胞膜，因此不可能為細(xì)菌直接利用。故此它們?cè)谝浑A段首先被細(xì)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，淀粉被淀粉酶分解為麥芽糖和葡萄糖，蛋白質(zhì)被蛋白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(xì)胞膜為細(xì)菌所利用。

(2)、酸化階段
水解后大的小分子化合物在發(fā)酵細(xì)菌（即酸化菌）的細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)化為更簡單的化合物并分泌到細(xì)胞外。這一階段的主要產(chǎn)物有揮發(fā)性脂肪酸（簡寫作VFA）、醇類、乳酸、二氧化碳、氫氣、氨、硫化氫等。與此同時(shí)，酸化細(xì)菌也利用部分物質(zhì)合成新的細(xì)胞物質(zhì)，因此未經(jīng)酸化處理的污水厭氧處理時(shí)會(huì)產(chǎn)生更多的剩余污泥。

酸化菌對(duì)PH有很大的容忍性，產(chǎn)酸可在PH到4條件下進(jìn)行，產(chǎn)甲烷菌則有它自己的PH范圍為6.5－7.5，超出這個(gè)范圍則轉(zhuǎn)化速度將減慢。

(3)、產(chǎn)乙酸產(chǎn)氫階段
在此階段，上一階段的產(chǎn)物被進(jìn)一步降解為乙酸（又稱醋酸）、氫和二氧化碳，這是終產(chǎn)甲烷反應(yīng)的反應(yīng)底物。

不論是在水解階段或是在產(chǎn)酸產(chǎn)氫階段，COD只是形態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)化，僅僅是一種COD轉(zhuǎn)化為另一種COD，實(shí)際的COD轉(zhuǎn)化發(fā)生在產(chǎn)甲烷階段，在那時(shí)，COD轉(zhuǎn)化為甲烷而從污水中溢出，因此，如果將酸化后的污水直接進(jìn)行好氧處理，操作費(fèi)用不會(huì)有明顯的變化。

(4)、產(chǎn)甲烷階段
產(chǎn)甲烷菌是一種嚴(yán)格的厭氧微生物，與其它厭氧菌比較，其氧化還原電位較低（‹-330mv）。在此階段，酸化產(chǎn)物被產(chǎn)甲烷菌分解合成為CH4、CO2和H2O等，甲烷的轉(zhuǎn)化產(chǎn)率約為百分之七十到百分之七十五，故COD大為降低。

二、BIC厭氧反應(yīng)器技術(shù)介紹
1、厭氧工藝的發(fā)展進(jìn)程
厭氧消化工藝由普通厭氧消化法演變發(fā)展為厭氧接觸法（厭氧活性污泥法）、生物濾池法、厭氧流化床、復(fù)合厭氧法等，其中普通消化池法、厭氧接觸法等為一代厭氧反應(yīng)器，生物濾池法、UASB、厭氧流化床等為二代厭氧反應(yīng)器，隨著厭氧技術(shù)的發(fā)展，由UASB衍生的EGSB和IC（內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器）為第三代厭氧反應(yīng)器。EGSB相當(dāng)于把UASB反應(yīng)器的厭氧顆粒污泥處于流化狀態(tài)，而IC反應(yīng)器則是把兩個(gè)UASB反應(yīng)器上下疊加，利用污泥床產(chǎn)生的沼氣作為動(dòng)力來實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器內(nèi)混合液的內(nèi)循環(huán)。

上述三個(gè)階段的主要區(qū)別在于：

一階段：是以厭氧接觸池為代表的一代厭氧反應(yīng)器，污泥停留時(shí)間（SRT）和水利停留時(shí)間（HRT）大體相同，反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度較低，處理效果差。為了達(dá)到較好的處理效果，廢水在反應(yīng)器內(nèi)通常要停留幾天到幾十天之久。

二階段：是以UASB為代表的二代厭氧反應(yīng)器，在反應(yīng)器內(nèi)部增設(shè)三相分離器，使污泥在反應(yīng)器內(nèi)滯留，實(shí)現(xiàn)了SRT大于HRT，從而在一定程度上提高了反應(yīng)器內(nèi)的污泥濃度，處理效率也比一代高。

但是UASB反應(yīng)器的傳質(zhì)過程并不理想。

要改善傳質(zhì)效果，有效的方法就是提高反應(yīng)器內(nèi)表面水利負(fù)荷和表面產(chǎn)氣（沼氣）負(fù)荷，然而高負(fù)荷產(chǎn)生的劇烈攪動(dòng)又會(huì)使反應(yīng)器內(nèi)污泥處于完全膨脹狀態(tài)，污泥過量流失，不得不靠污泥的大量回流來增加生物量，使原本SRT>HRT向SRT=HRT方向轉(zhuǎn)變，處理效果變差。

第三個(gè)階段：第三代厭氧反應(yīng)器的典型代表是IC（內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器），其主要表現(xiàn)在污泥停留時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于水利停留時(shí)間，同時(shí)，在污泥濃度、傳質(zhì)效果、攪拌混合、容積負(fù)荷等方面均有較大程度的提高。

2、BIC厭氧反應(yīng)器技術(shù)簡介
BIC厭氧反應(yīng)器由2層UASB反應(yīng)器串聯(lián)而成，是在UASB反應(yīng)器基礎(chǔ)上改進(jìn)的厭氧工藝。按功能劃分，反應(yīng)器由下而上共分為5個(gè)功能區(qū)：進(jìn)水混合區(qū)、高負(fù)荷區(qū)、提升裝置區(qū)、低負(fù)荷區(qū)、氣液分離沉淀區(qū)。

從IC反應(yīng)器的工作原理中可見，反應(yīng)器內(nèi)污泥停留時(shí)間（SRT）遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于水利停留時(shí)間（HRT）獲得高污泥濃度，通過大量沼氣和內(nèi)循環(huán)的劇烈攪動(dòng)，使泥水充分接觸，獲得良好的傳質(zhì)效果。

廢水通過布水系統(tǒng)進(jìn)入?yún)捬醴磻?yīng)器的下部高負(fù)荷區(qū)，與顆粒污泥進(jìn)行充分的混合和傳質(zhì)，將廢水中大部分的有機(jī)物分解，產(chǎn)生大量的沼氣。沼氣通過下三相分離器時(shí)，由于沼氣的提升作用，沼氣連同一部分混合液被提升到罐頂部的氣液分離器，沼氣在氣液分離器里被分離出來，分離后的混合液再通過回流管回流到罐的底部，與進(jìn)入BIC厭氧反應(yīng)器的進(jìn)水混合，形成了厭氧罐自身的內(nèi)循環(huán)。

廢水通過下三相分離器后進(jìn)入上部低負(fù)荷區(qū)（精處理區(qū)），進(jìn)一步降解廢水中的有機(jī)物，混合液通過上部的三相分離器時(shí)進(jìn)行顆粒污泥、水、沼氣的分離，沼氣通過沼氣管道排出，污泥則回流到厭氧罐底部保持生物量，而沉淀后的水通過出水堰進(jìn)入后續(xù)構(gòu)筑物。

截圖20190428103312.png

3、BIC厭氧反應(yīng)器結(jié)構(gòu)介紹
①、布水器：特殊布水技術(shù)，能充分將原水、顆粒污泥、下降管回流水充分的混合，加強(qiáng)傳質(zhì)效果，防止沉淀物在一定區(qū)域內(nèi)的積累。

②、BIC厭氧反應(yīng)器高度：一般設(shè)計(jì)BIC厭氧反應(yīng)器高度為16-20米。同樣容積的反應(yīng)器，高度下降后，直徑就加大，這樣上層低負(fù)荷區(qū)三相分離器的廢水上升流速就降低，更有利于污泥或顆粒污泥的分離和沉淀回流。

③、高負(fù)荷反應(yīng)區(qū)：高負(fù)荷區(qū)去除的COD總量約是整個(gè)反應(yīng)器去除COD總量的百分之七十。由于水的內(nèi)循環(huán)作用，廢水上升流速較高，一般達(dá)6-10m/h，使顆粒污泥處于流化狀態(tài)，更有利于有機(jī)物與顆粒污泥的傳質(zhì)。

④、中層三相分離裝置：中層三相分離器共有2層。中層三相分離裝置主要是將高負(fù)荷區(qū)產(chǎn)生的沼氣收集起來，然后通過提升管提升到罐頂部的氣液分離器，同時(shí)提升大量的水到氣液分離器內(nèi)。

⑤、低負(fù)荷區(qū)：由于沒有水的內(nèi)循環(huán)作用，廢水的上升流速更低，進(jìn)一步去除溶解性的COD。

⑥、上層三相分離區(qū)：上層三相分離器共有3層。貝斯特公司的三項(xiàng)分離器單體較大，能更有效的實(shí)現(xiàn)沼氣、水、污泥的分離。

⑦、氣液分離器：設(shè)計(jì)的個(gè)氣液分離器，能更有效的實(shí)現(xiàn)沼氣和水的分離。

三、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(shì)。

（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），所以占地面積特別省，適合用地緊張的工礦企業(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(duì)厭氧消化過程的影響。

（4）抗低溫能力強(qiáng)：溫度對(duì)厭氧消化的影響主要是對(duì)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(duì)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1厭氧區(qū)的出水回流，可利用COD轉(zhuǎn)化的堿度，對(duì)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串聯(lián)分級(jí)厭氧處理，可以補(bǔ)償厭氧過程中Ks高產(chǎn)生的不利影響。Van Lier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。

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