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mg/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,淀粉废水、柠檬酸废水、啤酒废水、酒精废水 造纸废水等
工艺过程
水首先进入反应器底部的混合区,并与来自泥水下降管的回流液充分混合,然后进入颗粒污泥膨胀床
区进行生化降解,该区域COD容积负荷很高,大部分COD在此处被降解,产生的沼气由下层三相分离器收
集,由于沼气气泡形成过程中对液体所做的膨胀功产生了气体提升作用,使得沼气、污泥和水的混合物
沿沼气提升管上升至反应器顶部的气液分离器,沼气在此处与泥水相分离并被导出处理系统。泥水混合
物沿着下降管返回至反应器底部,与进水充分混合后进入污泥膨胀床区,形成所谓的内循环。经颗粒污
泥膨胀床区处理后的污水除一部分参与内循环外,其余污水通过下层三相分离器,进入精处理区进行剩
余COD降解与产沼气过程,提高和保证了出水水质。由于大部分COD已被降解,所以精处理区的COD负荷较
低,产气量也较小。该处产生的沼气由上层三相分离器收集,通过集气管进入气液分离器并被导出处理
系统。精处理后的废水经上层三相分离器后,上清液经出水区排出罐外。
厌氧生化法与好氧生化法相比具有下列优缺点:
七个方面的优点:
应用范围广,
能耗低
负荷高,
剩余污泥量少
氮、磷营养需要量较少
厌氧处理过程有一定杀菌作用,可以杀死废水与污水中的寄生虫、病毒等
三个方面的缺点:
厌氧微生物增殖缓慢,因而厌氧设备启动和处理时间比好氧设备长
出水往往需要进一步处理,故一般在厌氧处理后串联好氧处理
厌氧处理系统操作控制因素较为复杂
IC反应器中的颗粒污泥
颗粒污泥的性质与形成
能在反应器内形成沉降性能良好、活性高的颗粒污泥是IC反应器的重要特征,颗粒污泥的形成与成熟
,也是保证IC反应器高效稳定运行的前提。
颗粒污泥的外观:
颗粒污泥的外观实际上是多种多样,有呈卵形、球形、丝形等;其平均直径为1 mm,一般为0.1~2
mm,zui大可达3~5 mm;反应区底部的颗粒污泥核心多为黑色,生物膜的表层则呈黑色、淡黑色、灰白色
等;反应区上部的颗粒污泥的挥发性相对较高;颗粒污泥质软,有一定的韧性和粘性。
颗粒污泥的组成
在颗粒污泥中主要包括:各类微生物、无机矿物以及有机的胞外多聚物等,其VSS/SS一般为70~90%;
颗粒污泥的主体是各类为微生物,包括水解发酵菌、产氢、产乙酸菌和产甲烷菌,产甲烷菌包括索氏甲
烷丝菌、马氏和巴氏甲烷八叠球菌等;一般颗粒污泥中C、H、N的比例为C约为40~50%、H约为7%、N约为
10%;灰分含量因接种污泥的来源、处理水质等的不同而有较大差距,一般灰分含量可达8.8~55%;灰分
含量与颗粒的密度有很好的相关性。
胞外多聚物是另一重要组成,在颗粒污泥的表面和内部,一般可见透明发亮的粘液状物质,主要是聚多
糖、蛋白质和糖醛酸等;含量差异很大,以胞外聚多糖为例,少的占颗粒干重的1~2%,多的占20~30%;
胞外多聚物对于颗粒污泥的形成有重要作用,其存在有利于保持颗粒污泥的稳定性。
颗粒污泥的生物活性
颗粒污泥中的细菌是成层分布的,即外层中占优势的细菌是水解发酵菌,而内层则是产甲烷菌;颗粒
污泥实际上是一种生物与环境条件相互依存和优化的生态系统,各种细菌形成了一条很完整的食物链,
有利于种间氢和种间乙酸的传递,因此其活性很高。
颗粒污泥的培养条件
在IC反应器中培养出高浓度高活性的颗粒污泥,一般需要1~3个月;可以分为三个阶段:启动期、颗
粒污泥形成期、颗粒污泥成熟期。影响颗粒污泥形成的主要因素有以下几种:接种污泥的选择; 维持稳
定的环境条件,如温度、pH值等;初始污泥负荷;保持反应器中低的VFA浓度;表面水力负荷应大于2
m3/m2.h,以保持较大的水力分级作用,冲走轻质的絮体污泥; 进水COD浓度;进水中可适当提供无机微
粒,补充钙和铁,同时应补充微量元素(如Ni、Co、Mo)。
分离装置
三相分离器是UASB反应器zui有特点和zui重要的装置。它同时具有两个功能:
能收集从分离器下的反应室产生的沼气;
使得在分离器之上的悬浮物沉淀下来。
三相分离器设计要点:
集气室的隙缝部分的面积应该占反应器全部面积的15~20%;
在反应器高度为5~7m时,集气室的高度在1.5~2m;
在集气室内应保持气液界面以释放和收集气体,防止浮渣或泡沫层的形成;
在集气室的上部应该设置消泡喷嘴,当处理污水有严重泡沫问题时消泡;
反射板与隙缝之间的遮盖应该在100~200mm以避免上升的气体进入沉淀室;
出气管的直管应该充足以保证从集气室引出沼气,特别是有泡沫的情况。
对于低浓度污水处理,当水力负荷是限制性设计参数时,在三相分离器缝隙处保持大的过流面积,使得
zui大的上升流速在这一过水断面上尽可能的低是十分重要的。