IC厭氧反應(yīng)器是新一代厭氧反應(yīng)器,即內(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 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(shí)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。
厭氧反應(yīng)器啟動(dòng)時(shí)的注意事項(xiàng)有哪些
(1)厭氧反應(yīng)器在投入運(yùn)行之前,必須進(jìn)行充水試驗(yàn)和氣密性試驗(yàn)。充水試驗(yàn)要求無漏水現(xiàn)象,氣密性試驗(yàn)要求池內(nèi)加壓到350mm水柱,穩(wěn)定15min后壓力降小于100 mm水柱。而且在進(jìn)行厭氧污泥的培養(yǎng)和馴化之前,應(yīng)使氮?dú)獯祾摺?br /> (2)厭氧活性污泥應(yīng)從處理同類污水的正在運(yùn)行的厭氧處理構(gòu)筑物中取得,也可取自江河湖泊沼澤底部、市政下水道及污水集積處等處于厭氧環(huán)境下的淤泥,甚至還可以使用好氧活性污泥法的剩余污泥進(jìn)行轉(zhuǎn)性培養(yǎng),但這樣做需要的時(shí)間要更長的一些。
(3)厭氧反應(yīng)器因?yàn)槲⑸镌鲋尘徛?,一般需要的啟運(yùn)時(shí)間較長,如果能接種大量的厭氧污泥,可以縮短啟動(dòng)時(shí)間。一般接種污泥的數(shù)量要達(dá)到反應(yīng)器容積的10% ~9%,具保值根據(jù)接種污泥的來源情況而定。接種量越大,啟動(dòng)時(shí)間越短,如果接種污泥中含有大量的jia烷菌,效果會更好。
(4)采用中溫消化或高溫消化時(shí),加熱升溫的速度越慢越好,一定不能超過1℃/h。同時(shí)對含碳水化合物較多、缺乏堿性緩沖物質(zhì)的廢水時(shí),需要補(bǔ)充投加一部分堿源,并嚴(yán)格控制反應(yīng)器內(nèi)的PH值在6.8~7.8之間。
(5)啟動(dòng)時(shí)的初始有機(jī)負(fù)荷與厭氧處理方法、待處理廢水性質(zhì)、溫度等工藝條件及接種污泥的性質(zhì)等有關(guān),一般從較低的負(fù)荷開始,再逐步增加負(fù)荷完成啟運(yùn)過程。例如UASB啟動(dòng)時(shí),初始有機(jī)負(fù)荷一般為0.1~0.2kgCODCR/(kgMLSS?d),當(dāng)CODCR去除率達(dá)到80%或出水中揮發(fā)性有機(jī)酸VFA的濃度低于1000mg/L后,再按原有負(fù)荷50%的遞增幅度增加負(fù)荷。如果出水中VFA濃度較高,則不宜提高負(fù)荷,甚至要酌情降低負(fù)荷。
(6)厭氧反應(yīng)器的出水以一定的回流以返回反應(yīng)器,可以回收部分流失的污泥及出水中的緩沖性物質(zhì)、平衡反應(yīng)器中水的PH值。一般附著型的反應(yīng)裝置因填料具有一定的攔截作用,可以不用回流出水;而懸浮生長型反應(yīng)裝置啟動(dòng)時(shí)因污泥易于流失,可適當(dāng)出水回流。
(7)對于縣浮型厭氧反應(yīng)裝置,可以投加粉末無煙煤、簽名冊水砂礫、粉末活性炭或絮凝劑,促進(jìn)污泥的顆?;?br /> (8)啟動(dòng)初期水力負(fù)代號過高可能造成污泥的大量流失,水力負(fù)荷過低又不利于厭氧污泥的篩選。一般在啟動(dòng)初期 選用較低的水力負(fù)荷,經(jīng)過數(shù)周后再緩慢平穩(wěn)地遞增。
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。
(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),所以占地面積少。
(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。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(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qi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UASB串聯(lián)分級厭氧處理,可以補(bǔ)償厭氧過程中K s高產(chǎn)生的不利影響。Van Lier在1994年證明,反應(yīng)器分級會降低出水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[7]。
(9)沼qi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
適用范圍
IC厭氧反應(yīng)器是一種的多級內(nèi)循環(huán)反應(yīng)器,為第三代厭氧反應(yīng)器的代表類型(UASB為第二代厭氧反應(yīng)器的代表類型),與第二代厭氧反應(yīng)器相比,它具有占地少、有機(jī)負(fù)荷高、抗沖擊能力更強(qiáng),性能更穩(wěn)定、操作管理更簡單。當(dāng)COD為10000-15000mg/1時(shí)的高濃度有機(jī)廢水;第二代UASB反應(yīng)器一般容積負(fù)荷為5-8kgCOD/m3;第三代AIC厭氧反應(yīng)器容積負(fù)荷率可達(dá)15-30kgCOD/m3。IC厭氧反應(yīng)器適用于有機(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。
發(fā)展歷程
在相當(dāng)長的一段時(shí)間內(nèi),厭氧消化在理論、技術(shù)和應(yīng)用上遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于好氧生物處理的發(fā)展。20世紀(jì)60年代以來,能源短缺問題日益突出,這促使人們對厭氧消化工藝進(jìn)行重新認(rèn)識,對處理工藝和反應(yīng)器結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)以及jia烷回收進(jìn)行了大量研究,使得厭氧消化技術(shù)的理論和實(shí)踐都有了很大進(jìn)步,并得到廣泛應(yīng)用。厭氧消化具有下列優(yōu)點(diǎn):無需攪拌和供氧,動(dòng)力消耗少;能產(chǎn)生大量沼qi,是很好的能源物質(zhì),可用于發(fā)電和家庭燃?xì)猓豢筛邼舛冗M(jìn)水,保持高污泥濃度,所以其有機(jī)負(fù)荷達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)仍需要進(jìn)一步處理;初次啟動(dòng)時(shí)間長;對溫度要求較高;對毒物影響較敏感;遭破壞后,恢復(fù)期較長。污水厭氧生物處理工藝按微生物的凝聚形態(tài)可分為厭氧活性污泥法和厭氧生物膜法。厭氧活性污泥法包括普通消化池、厭氧接觸消化池、升流式厭氧污泥床(upflow anaerobic sludge blanket,UASB)、厭氧顆粒污泥膨脹床(EGSB)等;厭氧生物膜法包括厭氧生物濾池、厭氧流化床。
技術(shù)機(jī)理
厭氧生物處理技術(shù)在水處理行業(yè)中一直都受到環(huán)保工作者們的青睞,由于其具有良好的去除效果,更高的反應(yīng)速率和對毒性物質(zhì)更好的適應(yīng),更重要的是由于其相對好氧生物處理廢水來說不需要為氧的傳遞提供大量的能耗,使得厭氧生物處理在水處理行業(yè)中應(yīng)用十分廣泛。但由于總體反應(yīng)式基于莫諾方程的厭氧處理受到低濃度廢水Ks的限制,所以厭氧在處理低濃度廢水方面沒有太大的空間,可最近的一些報(bào)道和試驗(yàn)表明,厭氧如果提供合適的外部條件,在處理低濃度廢水方面仍然有非常高的處理效果。
我們可以根據(jù)厭氧反應(yīng)的原理加以動(dòng)力學(xué)方程推導(dǎo)出厭氧生物處理低濃度廢水尤其在處理生活污水方面的合適條件。
厭氧反應(yīng)四個(gè)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(gè)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(shí)還有部分的醇類、乳酸、CO2、氫氣、氨等產(chǎn)物產(chǎn)生。
(3)產(chǎn)YI酸階段:在此階段,上一步的產(chǎn)物進(jìn)一步被轉(zhuǎn)化成YI酸、碳酸、氫氣以及新的細(xì)胞物質(zhì)。
(4)產(chǎn)JIA烷階段:在這一階段,氫氣、碳酸都被轉(zhuǎn)化成JIA烷、
CO2和新的細(xì)胞物質(zhì)。這一階段也是整個(gè)厭氧過程最為重要的階段和整個(gè)厭氧反應(yīng)過程的限速階段。
再上述四個(gè)階段中,有人認(rèn)為第二個(gè)階段和第三個(gè)階段可以分為一個(gè)階段,在這兩個(gè)階段的反應(yīng)是在同一類體類完成的。個(gè)階段的反應(yīng)速度很快,如果用莫諾方程來模擬個(gè)階段的反應(yīng)速率的話,Ks(半速率常數(shù))可以在50mg/l以下,μ可以達(dá)到5KgCOD/KgMLSS.d。而第四個(gè)反應(yīng)階段通常很慢,同時(shí)也是最為重要的反應(yīng)過程,在前面幾個(gè)階段中,廢水的中污染物質(zhì)只是形態(tài)上發(fā)生變化,COD幾乎沒有什么去除,只是在第四個(gè)階段中污染物質(zhì)變成jia烷等氣體,使廢水中COD大幅度下降。同時(shí)在第四個(gè)階段產(chǎn)生大量的堿度這與個(gè)階段產(chǎn)生的有機(jī)酸相平衡,維持廢水中的PH穩(wěn)定,保證反應(yīng)的連續(xù)進(jìn)行。
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