内循环厌氧反应器_IC_探讨_邵希豪

中国沼气ChinaB肠瞥出201,19(l)内循环厌氧反应器(CI)探讨邵希豪,喻俊,范国东,施浩川’姬巧玲,(武汉市能源科学技术研究所,湖北武汉43019;2.河南新野汉华集团,河南新野4730以))摘要:本文对内循环厌氧反应器的基本结构与原理进行了讨论。笔者认为,CI反应器具有产业化发展前景。关键词:厌氧处理;CI反应器中图分类号:X7仍,里16.4文献标识码:A文章编号:1以】)一16《2X()1)01一仪犯7一02A众泌巧dononntIor“WcleR自dor/SHAO称h的,yl」JnU,FANGuo-dognet日.l(撇.ceofEhel毛了T伙加阶I创罗】理尤加teofWOhanaty,W川睑nI43019,P.R.〔为ian)Abst拍:ctStn.etureaJI(IOperationoflnt-ercrecyleRaeetor~id洲s刻,朋dadvant铭eofthe~ofr~p句v以】inihtsaP-】犯r.Ke尹阳月:ntI-er众犯ycleRaect;or~汕icidgeist,为降低有机废水厌氧处理工程的造价,人们一直在努力开发高有机负荷的厌氧反应器。现今应用较多的是70年代由荷兰开发出的UASB,其有机负荷比常规厌氧反应器高,属第二代厌氧反应器。80年代中期,荷兰又开发出内循环(I)C厌氧反应器,它的有机负荷更高,被认为是第三代厌氧反应器。我国于19%年开始引进这一技术,用于啤酒废水的处理,有机负荷达到25kg·m一’d一`。由于IC反应器有较高的有机负荷,而且,适合于处理浓度较低和温度较低的有机废水,从而引起了人们极大的关注。我们对IC反应器进行了初步的研究,并在研究的基础上提出了产业化的设计方案。本文仅对IC反应器的基本结构和原理开展讨论。较高的有机负荷,就必须同时具备两个条件:较高的污泥浓度和良好的传质过程。1提高有机负荷的途径要提高厌氧反应器的有机负荷,必须提高厌氧消化的速率。除营养、温度、pH等条件外,反应器的污泥浓度,以及污泥与有机物之间的有效接触(即传质过程)是影响厌氧消化速率的两个最重要因素。厌氧反应器要有收稿日期:2X(X)一l卜212UASB反应器的缺陷为提高污泥浓度,已开发出了各种能滞留污泥的厌氧反应器,其中应用最广的是USAB。UABS依靠颗粒污泥的形成和三相分离器的作用,使污泥滞留在反应器中,从而提高了反应器的污泥浓度。也提高了反应器的有机负荷。但UASB的传质过程并不理想,进一步提高有机负荷因此而受到了限制。众所周知,污泥与有机物的良好接触主要是靠进水和产气的搅动。因此,强化传质过程最有效的方法是提高表面水力负荷和表面产气负荷。然而,高负荷所产生的剧烈搅动会使UASB中的污泥处于完全的膨胀状态,使原本是SRT>HRT的反应器向SRT=HRT的方向转变,导致污泥过量流失。为避免出现过高的水力负荷和产气负荷。uASB常常将进水的上升流速控制在l一Zm·h一’以内,将反应器的高度控制在6m以下。所以说,uASB的缺陷就在于未能解决好传质问题。要达到强化传质的目的,一方面应尽量中国沼气hCinaBu召岛201,19(1)提高水力负荷和产气负荷,另一方面又必须防止因“高负荷”所造成的污泥过量流失。第二代厌氧反应器的产生是由于实现了“污泥停留时间与水力停留时间相分离”、提高了污泥浓度的结果。而第三代厌氧反应器的产生则是在此基础_上进一步实现了“高负荷与污泥流失相分离”、强化了传质过程的结果。3内循环厌氧反应器的特点CI反应器既能滞留污泥,又能强化传质过程,它具有以下特点:(l)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10%。(上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UABS类似。CI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。在处理啤酒废水时,UASB的有机负荷通常为5一7kg·m一’d一’,而CI反应器可达到25kg’m一3d一’。(2)具有一个无外加动力的内循环系统。CI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CI反应器顶部的气液分离器。气液分离器底部设有一回流管(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CI反应器的“心脏”与“循环系统”。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