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内循环厌氧反应器( IC )的工艺特点

来源: | 发布日期:2023-11-13

 IC 反应器既能滞留污泥,又能强化传质过程,它具有以下特点。

①实现了"高负荷与污泥流失相分离" IC 反应器由上、下两个反应室所组成。下反应室为"高负荷区",水力负荷和产气负荷都很大。污泥的膨胀率最大可以达到100%( H 反应室有充足的空向接纳下反应室过分膨胀的污泥、避免了污泥的过量流失)。上反应室为"低负荷区",水力负荷和产气负荷比下反应室小得多,有利于污泥的滞留,具有 SRT > HRT 的特征。故上反应室的结构与 UASB 类似。 IC 反应器通过上、下两个动力学过程不同的反应室的设置,实现了"高负荷与污泥流失相分离",既保持了污泥的高浓度,又强化了传质过程,故有机负荷很高。

②具有一个无外加动力的内循环系统 IC 反应器的上、下两个反应室是由中部一集气罩分隔而成。集气罩顶部设有沼气提升管(上行循环管),它直通 IC 反应器顶部的气液分离器。气液分离器底部设有一个回流管(下行循环管),直通下反应室底部。集气罩、气液分离器和上行与下行循环管构成了 IC 反应器的"心脏"与"循环统"。驱动发酵液循环无须外加动力,而是有赖于反应器本身所产生的沼气。当沼气进入上行循环管后,管内发酵液与管外发酵液会形成密度差,正是这一密度差驱动着发酵液的内循环。有研究表明:发酵液的循环量不仅与沼气的产量有关,而且与循环管的直径和高度有关。

③抗水力冲击负荷,强化传质过程下反应室是消化有机物的主要场所,故产气负荷较大。所产沼气经集气罩收集后,沿着提升管上升,同时将发酵液提升至气液分离器,分离出沼气后的发酵液借助于高水位的势能,沿着回流管返回到下反应室。这一循环过程可使下反应室的水力负荷比进水时的水力负荷增加0.5~20倍。在较大产气负荷和较大水力负荷的共同作用下,下反应室的污泥达到充分的流化状态,从而有着良好的传质过程,大大提高了厌氧消化速率和有机负荷。

上反应室是消化下反应室未完全消化的少量的有机物,沼气产量不大。同时由于下反应室的沼气是沿着提升管外逸,并未进入上反应室,故上反应室的产气负荷较低。此外,发酵液的循环是发生在下反应室,对上反应室影响甚微,上反应室的水力负荷仅取决于进水时的水力负荷,故上反应室的水力负荷较低。较低的产气负荷和较低的水力负荷有利于污泥的沉降和滞留。

④适合处理浓度较低和温度较低的有机废水常规反应器水力停留时间长,处理有机废水需要较大的容积,处理低浓度有机废水不经济。 UASB 反应器处理低浓度有机废水虽然优于常规反应器,但在低温条件下,因消化速率下降,产气量少,搅动作用小,传质过程恶化,导致处理效率下降。

 IC 反应器除具有有机负荷大,水力停留时间短的优点外,还具有反应器底面小,高程大的特点。在反应器容积相同的情况下,水力负荷与反应器的面积成反比,产气负荷与反应器的高度成正比。 IC 反应器的高度一般是 UASB 的2~5倍。所以,在同样的条件下, IC 反应器的水力负荷和产气负荷也是 UASB 的2~5倍,传质过程无疑比 UASB 好得多。因此只有 IC 反应器更适合于处理 COD 浓度较低和温度较低的有机废水。

⑤抗冲击负荷能力强,运行稳定性好内循环的形成使得 IC 反应器第一反应区的实际水量远大于进口水量,例如在处理与啤酒废水浓度相当的废水时循环流量可达进水流量的2~3倍;处理土豆加工废水时,循环流量可达10~20倍。循环水稀释了进水,提高了反应器的抗冲击能力和酸碱调节能力。甚至于即使入水中含有一定浓度的有毒物质或阻抑性物质,由于内循环水的稀释作用,其对反应器内的生化反应所构成的威胁也将大大减弱。由于内循环水对进水所起到的 pH 值调节的能力,从而大大节约了反应器运行过程中中和剂酸碱的用量。加之有第二反应区继续处理,通常运行相当稳定。

⑥基建投资省,占地面积小在处理相同的废水时, IC 厌氧反应器的容积负荷是普通 UASB 的4倍左右,故其所需的反应体积仅为 UASB 的1/4~1/3,节省了基建投资,加上 IC 厌氧反应器不仅体积小而且有很大的高径比,所以占地面积特别省,非常适用于占地面积紧张的企业。

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