義馬市IC厭氧反應(yīng)器是新一代內(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,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厭氧反應(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。
工作原理:
經(jīng)過調(diào)節(jié) pH 和溫度的生產(chǎn)廢水先進(jìn)入反應(yīng)器底部的混合區(qū),并與來自泥水下降管的內(nèi)循環(huán)泥水混合液充分混合后進(jìn)入顆粒污泥膨脹床區(qū)進(jìn)行 COD 生化降解,此處的 COD 容積負(fù)荷很高,大部分進(jìn)水 COD 在此處被降解,產(chǎn)生大量沼氣。沼氣由一級三相分離器收集。由于沼氣氣泡形成過程中對液體做的膨脹功產(chǎn)生了氣提的作用,使得沼氣、污泥和水的混合物沿沼氣提升管上升至反應(yīng)器頂部的氣液分離器,沼氣在該處與泥水分離并被導(dǎo)出處理系統(tǒng)。泥水混合物則沿泥水下降管進(jìn)入反應(yīng)器底部的混合區(qū),并于進(jìn)水充分混合后進(jìn)入污泥膨脹床區(qū),形成所謂內(nèi)循環(huán)。根據(jù)不同的進(jìn)水COD負(fù)荷和反應(yīng)器的不同構(gòu)造,內(nèi)循環(huán)流量可達(dá)進(jìn)水流量的0.5-5倍。經(jīng)膨脹床處理后的廢水除一部分參與內(nèi)循環(huán)外,其余污水通過一級三相分離器后,進(jìn)入精處理區(qū)的顆粒污泥床區(qū)進(jìn)行剩余COD降解與產(chǎn)沼氣過程,提高和保證了出水水質(zhì)。由于大部分COD已經(jīng)被降解,所以精處理區(qū)的COD負(fù)荷較低,產(chǎn)氣量也較小。該處產(chǎn)生的沼氣由二級三相分離器收集,通過集氣管進(jìn)入氣液分離器并被導(dǎo)出處理系統(tǒng)。經(jīng)過精處理區(qū)處理后的廢水經(jīng)二級三相分離器作用后,上清液經(jīng)出水區(qū)排走,顆粒污泥則返回精處理區(qū)污泥床。
義馬市IC厭氧反應(yīng)器厭氧反應(yīng)四個階段
一般來說,廢水中復(fù)雜有機(jī)物物料比較多,通過厭氧分解分四個階段加以降解:
(1)水解階段:高分子有機(jī)物由于其大分子體積,不能直接通過厭氧菌的細(xì)胞壁,需要在微生物體外通過胞外酶加以分解成小分子。廢水中典型的有機(jī)物質(zhì)比如纖維素被纖維素酶分解成纖維二糖和葡萄糖,淀粉被分解成麥芽糖和葡萄糖,蛋白質(zhì)被分解成短肽和氨基酸。分解后的這些小分子能夠通過細(xì)胞壁進(jìn)入到細(xì)胞的體內(nèi)進(jìn)行下一步的分解。
(2)酸化階段:上述的小分子有機(jī)物進(jìn)入到細(xì)胞體內(nèi)轉(zhuǎn)化成更為簡單的化合物并被分配到細(xì)胞外,這一階段的主要產(chǎn)物為揮發(fā)性脂肪酸(VFA),同時還有部分的醇類、乳酸、二氧化碳、氫氣、氨、硫化氫等產(chǎn)物產(chǎn)生。
(3)產(chǎn)乙酸階段:在此階段,上一步的產(chǎn)物進(jìn)一步被轉(zhuǎn)化成乙酸、碳酸、氫氣以及新的細(xì)胞物質(zhì)。
(4)產(chǎn)甲烷階段:在這一階段,乙酸、氫氣、碳酸、甲酸和甲醇都被轉(zhuǎn)化成甲烷、二氧化碳和新的細(xì)胞物質(zhì)。這一階段也是整個厭氧過程重要的階段和整個厭氧反應(yīng)過程的限速階段。
優(yōu)點
(1)容積負(fù)荷高:IC厭氧反應(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厭氧反應(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厭氧反應(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—0mg/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厭氧反應(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厭氧反應(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1 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值保持好的狀態(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厭氧反應(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Ks高產(chǎn)生的不利影響。
(8)啟動周期短:IC厭氧反應(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厭氧反應(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