对内循环厌氧_IC_反应器的探讨_杨爽

对内循环厌氧(IC)反应器的探讨杨爽张雁秋(中国矿业大学环测学院江苏徐州221008)摘要IC反应器是在UASB反应器的基础上发展起来的第3代厌氧反应器,它具有效率高、能耗低、投资少、占地省等优点。详细分析了IC反应器的一些特性,并介绍了一种由我国研究者自行研制开发的内循环厌氧反应器多级内循环厌氧(MIC)反应器。关键词厌氧IC反应器水力模型动力学模型MIC反应器DiscussionsonInternalCirculation(IC)ReactorYangShuangZhangYanqiu(CollegeofEnvironmentandSpatialInformatics,CUMTXuzhou,Jiangsu221008)AbstractInternalcirculation(IC)reactoristhethirdgenerationofanaerobicreactordevelopedbasedonUASBreactorwithhighefficiency,lowenergyconsumption,lowcostandspaceoccupying,andsoon.Inthispaper,somecharacteristicsofICreactoraredescribed,andonekindofICreactordevelopedinChinaisintroduced,thatismultiinternalcirculation(MIC)reactor.KeywordsanaerobicICreactorhydraulicmodeldynamicmodelMICreactor内循环厌氧反应器(InternalCirculation,IC)是荷兰PAQUES公司于20世纪80年代研究开发成功的第3代高效厌氧反应器。IC反应器是在UASB反应器的基础上发展起来的。与UASB反应器相比,它具有处理容量高、投资少、占地省、运行稳定等优点,因而受到各国水处理工作者的瞩目,被称为目前世界上处理效能最高的厌氧反应器。1IC反应器的基本构造和工作原理1.1基本构造IC反应器的基本构造如图1所示。IC反应器实际上是由两个上下重叠的UASB反应器串联组成,底部的一个处于极端的高负荷,上部的一个处于低负荷,反应器一般高16～25m,容积负荷是UASB反应器的4倍左右,高径比为4～8[1]。反应器由5个部分组成(见图1):混合区、第1反应室、第2反应室、内循环系统和出水区。其中内循环系统是IC反应器的核心部分,由一级三相分离器、沼气提升管、气液分离器和回流管组成。IC反应器的主要特点就是反应器内部能够形成液体内循环,使有机物与颗粒污泥的传质过程加强,反应器的处理能力得到提高。它的另一个特点是在高的反应器内将沼气的分离分为两个阶段。1.2工作原理污水直接进入反应器的底部,通过布水系统与颗粒污泥混合。在底部的高负荷区内有一个污泥膨胀床,在这里COD大部分被转化为沼气,沼气被第1级三相分离器所收集。由于COD负荷高,沼气产量很大,在上升过程中会产生很强的提升能力,使污水和部分污泥通过沼气提升管上升到顶部的气液分离器中,在这个分离器中产生的沼气被收集排出,污泥和水的混合液通过回流管回到反应器底部,从而完成内循环过程。从底部第1个反应室的出水进入上部第2个反应室进行后处理,在此产生的沼气被第2级三相分离器收集。因为第2反应室里的COD浓度已经很小,所产生的沼气量也很少,水力负荷和产气负荷都很低,有利于污泥的沉降滞留。图1IC反应器的基本构造11级三相分离器;2沼气提升管;3气液分离管;4沼气出管;5回流管;62级三相分离器;7集气管;8沉淀区;9出水管;10气封;11第1反应室;12第2反应室2IC反应器的开发背景厌氧反应器要具有较高的有机负荷就必须同时满足的两个原则:①能够保持较大的活性污泥浓度和足够的污泥龄;②保持废水和污泥之间良好的传质过程。但这两者之间的矛盾成为制约UASB反应器进一步提高有机负荷的根本因素。原因如下:首先,UASB反应器通过接种污泥培养出具有高活性的沉降性能良好的颗粒污泥,又因为三相分离器的特殊作用使污泥滞留在反应器中,实现了污泥停留时间和水·12·工业安全与环保IndustrialSafetyandEnvironmentalProtection2005年第31卷第8期August2005力停留时间的有效分离,提高了反应器的污泥浓度,同时也提高了反应器的有机负荷。其次,良好的传质过程主要依靠进水和产气的搅动,因此,强化传质过程最有效的方法就是提高表面水力负荷和表面产气负荷。但是,在UASB反应器中高负荷所产生的剧烈搅动会使污泥处于完全的流化状态,使得污泥停留时间等于水力停留时间,导致污泥过量流失。因此在UASB反应器中为了保持较高