IC厌氧反应器是新一代高效厌氧反应器,即内循环厌氧反应器,相似由2层UASB反应器串联而成,用于有机高浓度废水,如,玉米淀粉废水、柠檬酸废水、啤酒废水、土豆加工废水、酒精废水。IC 反应器当前在造纸行业应用较多的是用各类废纸作原料的造纸企业,处理的目的包括实现一般的达标排放,通过治理后的废水回用,从而达到节水和治污的双重目的。
厌氧反应器启动时的注意事项有哪些
(1)厌氧反应器在投入运行之前,必须进行充水试验和气密性试验。充水试验要求无漏水现象,气密性试验要求池内加压到350mm水柱,稳定15min后压力降小于100 mm水柱。而且在进行厌氧污泥的培养和驯化之前,应使氮气吹扫。
(2)厌氧活性污泥应从处理同类污水的正在运行的厌氧处理构筑物中取得,也可取自江河湖泊沼泽底部、市政下水道及污水集积处等处于厌氧环境下的淤泥,甚至还可以使用好氧活性污泥法的剩余污泥进行转性培养,但这样做需要的时间要更长的一些。
(3)厌氧反应器因为微生物增殖缓慢,一般需要的启运时间较长,如果能接种大量的厌氧污泥,可以缩短启动时间。一般接种污泥的数量要达到反应器容积的10% ~9%,具保值根据接种污泥的来源情况而定。接种量越大,启动时间越短,如果接种污泥中含有大量的jia烷菌,效果会更好。
(4)采用中温消化或高温消化时,加热升温的速度越慢越好,一定不能超过1℃/h。同时对含碳水化合物较多、缺乏碱性缓冲物质的废水时,需要补充投加一部分碱源,并严格控制反应器内的PH值在6.8~7.8之间。
(5)启动时的初始有机负荷与厌氧处理方法、待处理废水性质、温度等工艺条件及接种污泥的性质等有关,一般从较低的负荷开始,再逐步增加负荷完成启运过程。例如UASB启动时,初始有机负荷一般为0.1~0.2kgCODCR/(kgMLSS?d),当CODCR去除率达到80%或出水中挥发性有机酸VFA的浓度低于1000mg/L后,再按原有负荷50%的递增幅度增加负荷。如果出水中VFA浓度较高,则不宜提高负荷,甚至要酌情降低负荷。
(6)厌氧反应器的出水以一定的回流以返回反应器,可以回收部分流失的污泥及出水中的缓冲性物质、平衡反应器中水的PH值。一般附着型的反应装置因填料具有一定的拦截作用,可以不用回流出水;而悬浮生长型反应装置启动时因污泥易于流失,可适当出水回流。
(7)对于县浮型厌氧反应装置,可以投加粉末无烟煤、签名册水砂砾、粉末活性炭或絮凝剂,促进污泥的颗粒化。
(8)启动初期水力负代号过高可能造成污泥的大量流失,水力负荷过低又不利于厌氧污泥的筛选。一般在启动初期 选用较低的水力负荷,经过数周后再缓慢平稳地递增。
优点
IC 反应器的构造及其工作原理决定了其在控制厌氧处理影响因素方面比其它反应器更具有优势。
(1)容积负荷高:IC反应器内污泥浓度高,微生物量大,且存在内循环,传质效果好,进水有机负荷可超过普通厌氧反应器的3倍以上。
(2)节省投资和占地面积:IC 反应器容积负荷率高出普通UASB 反应器3倍左右,其体积相当于普通反应器的1/4—1/3 左右,大大降低了反应器的基建投资;而且IC反应器高径比很大(一般为4—8),所以占地面积少。
(3)抗冲击负荷能力强:处理低浓度废水(COD=2000—3000mg/L)时,反应器内循环流量可达进水量的2—3 倍;处理高浓度废水(COD=10000—15000mg/L)时,内循环流量可达进水量的10—20倍。大量的循环水和进水充分混合,使原水中的有害物质得到充分稀释,大大降低了毒物对厌氧消化过程的影响。
(4)抗低温能力强:温度对厌氧消化的影响主要是对消化速率的影响。IC反应器由于含有大量的微生物,温度对厌氧消化的影响变得不再显著和严重。通常IC反应器厌氧消化可在常温条件(20—25 ℃)下进行,这样减少了消化保温的困难,节省了能量。
(5)具有缓冲pH值的能力:内循环流量相当于第1 厌氧区的出水回流,可利用COD转化的碱度,对pH值起缓冲作用,使反应器内pH值保持好的状态,同时还可减少进水的投碱量。
(6)内部自动循环,不必外加动力:普通厌氧反应器的回流是通过外部加压实现的,而IC 反应器以自身产生的沼qi作为提升的动力来实现混合液内循环,不必设泵强制循环,节省了动力消耗。
(7)出水稳定性好:利用二级UASB串联分级厌氧处理,可以补偿厌氧过程中K s高产生的不利影响。Van Lier在1994年证明,反应器分级会降低出水VFA浓度,延长生物停留时间,使反应进行稳定。
(8)启动周期短:IC反应器内污泥活性高,生物增殖快,为反应器快速启动提供有利条件。IC反应器启动周期一般为1~2个月,而普通UASB启动周期长达4~6个月[7]。
(9)沼qi利用价值高:反应器产生的生物气纯度高,CH4为70%~80%,CO2为20%~30%,其它有机物为1%~5%,可作为燃料加以利用
适用范围
IC厌氧反应器是一种高效的多级内循环反应器,为第三代厌氧反应器的代表类型(UASB为第二代厌氧反应器的代表类型),与第二代厌氧反应器相比,它具有占地少、有机负荷高、抗冲击能力更强,性能更稳定、操作管理更简单。当COD为10000-15000mg/1时的高浓度有机废水;第二代UASB反应器一般容积负荷为5-8kgCOD/m3;第三代AIC厌氧反应器容积负荷率可达15-30kgCOD/m3。IC厌氧反应器适用于有机高浓度废水,如,玉米淀粉废水、柠檬酸废水、啤酒废水、土豆加工废水、酒精废水。
发展历程
在相当长的一段时间内,厌氧消化在理论、技术和应用上远远落后于好氧生物处理的发展。20世纪60年代以来,世界能源短缺问题日益突出,这促使人们对厌氧消化工艺进行重新认识,对处理工艺和反应器结构的设计以及jia烷回收进行了大量研究,使得厌氧消化技术的理论和实践都有了很大进步,并得到广泛应用。厌氧消化具有下列优点:无需搅拌和供氧,动力消耗少;能产生大量沼qi,是很好的能源物质,可用于发电和家庭燃气;可高浓度进水,保持高污泥浓度,所以其溶剂有机负荷达到国家标准仍需要进一步处理;初次启动时间长;对温度要求较高;对毒物影响较敏感;遭破坏后,恢复期较长。污水厌氧生物处理工艺按微生物的凝聚形态可分为厌氧活性污泥法和厌氧生物膜法。厌氧活性污泥法包括普通消化池、厌氧接触消化池、升流式厌氧污泥床(upflow anaerobic sludge blanket,UASB)、厌氧颗粒污泥膨胀床(EGSB)等;厌氧生物膜法包括厌氧生物滤池、厌氧流化床。
技术机理
厌氧生物处理技术在水处理行业中一直都受到环保工作者们的青睐,由于其具有良好的去除效果,更高的反应速率和对毒性物质更好的适应,更重要的是由于其相对好氧生物处理废水来说不需要为氧的传递提供大量的能耗,使得厌氧生物处理在水处理行业中应用十分广泛。但由于总体反应式基于莫诺方程的厌氧处理受到低浓度废水Ks的限制,所以厌氧在处理低浓度废水方面没有太大的空间,可最近的一些报道和试验表明,厌氧如果提供合适的外部条件,在处理低浓度废水方面仍然有非常高的处理效果。
我们可以根据厌氧反应的原理加以动力学方程推导出厌氧生物处理低浓度废水尤其在处理生活污水方面的合适条件。
厌氧反应四个阶段
一般来说,废水中复杂有机物物料比较多,通过厌氧分解分四个阶段加以降解:
(1)水解阶段:高分子有机物由于其大分子体积,不能直接通过厌氧菌的细胞壁,需要在微生物体外通过胞外酶加以分解成小分子。废水中典型的有机物质比如纤维素被纤维素酶分解成纤维二糖和葡萄糖,淀粉被分解成麦芽糖和葡萄糖,蛋白质被分解成短肽和氨基酸。分解后的这些小分子能够通过细胞壁进入到细胞的体内进行下一步的分解。
(2)酸化阶段:上述的小分子有机物进入到细胞体内转化成更为简单的化合物并被分配到细胞外,这一阶段的主要产物为挥发性脂肪酸(VFA),同时还有部分的醇类、乳酸、CO2、氢气、氨等产物产生。
(3)产YI酸阶段:在此阶段,上一步的产物进一步被转化成YI酸、碳酸、氢气以及新的细胞物质。
(4)产JIA烷阶段:在这一阶段,氢气、碳酸都被转化成JIA烷、
CO2和新的细胞物质。这一阶段也是整个厌氧过程最为重要的阶段和整个厌氧反应过程的限速阶段。
再上述四个阶段中,有人认为第二个阶段和第三个阶段可以分为一个阶段,在这两个阶段的反应是在同一类细菌体类完成的。前三个阶段的反应速度很快,如果用莫诺方程来模拟前三个阶段的反应速率的话,Ks(半速率常数)可以在50mg/l以下,μ可以达到5KgCOD/KgMLSS.d。而第四个反应阶段通常很慢,同时也是最为重要的反应过程,在前面几个阶段中,废水的中污染物质只是形态上发生变化,COD几乎没有什么去除,只是在第四个阶段中污染物质变成jia烷等气体,使废水中COD大幅度下降。同时在第四个阶段产生大量的碱度这与前三个阶段产生的有机酸相平衡,维持废水中的PH稳定,保证反应的连续进行。
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