试论内循环厌氧反应器_胡纪萃

试论内循环厌氧反应器胡纪萃(清华大学环境科学与工程系,北京100084)摘要:本文系统地介绍了内循环(IC)厌氧反应器的构造特点与工作原理,并提供了IC厌氧反应器液体内循环的简化计算方法。关键词:厌氧;IC反应器;液体循环;空气提升反应器OnTheInternalCirculationReactor/HUJi-cui(DepartmentofEnvironmentalScienceandEngineering,TsinghuaUniversity,Beijing100084,China)Abstract:TheIntroductionsofstructurecharacteristicsandprincipleoftheinternalcirculation(IC)reactorwerepresentedinthispaper.ThesimplifiedcalculationproceduresofinternalliquidcirculationintheICreactorwerealsopresented.Keywords:anaerobicdigestion;internalcirculationreactor;liquidcirculation;airliftreactor内循环(InternalCirculation)厌氧反应器(下称IC反应器)是荷兰某公司80年代中研究开发成功的。1986年以后该公司迅速把该项技术应用于生产中。由于是一项重大发明创造,技术拥有者作了严格的保密,直到1994年,才在有关杂志上见到有关IC反应器的研究报道[1]。1996年我国引进了第一套IC技术[2],反应器高16m,有效容积70m3,并已投产成功,日处理COD浓度为4300mg/L,BOD5为2300mg/L的啤酒废水400m3。IC反应器的进水COD容积负荷率高达25～30kgCOD/(m3·d),COD去除率稳定在80%。证明IC反应器去除有机物的能力远远超过目前已成功应用的现代厌氧反应器,如UASB反应器等。提高厌氧反应器的处理效能,缩小反应器的容积,从而降低工程投资,节省占地面积,这始终是水处理工程技术人员追求的目标,而IC反应器可以称得上是目前世界上处理效能最高的厌氧反应器。1IC反应器的基本构造与工作原理1.1IC反应器的基本构造IC反应器的基本构造如图1所示。IC收稿日期:1998-07-21图1IC反应器构造原理图1.进水;2.第一厌氧反应室集气罩;3.沼气提升管;4.气液分离器;5.沼气导管;6.回流管;7.第二厌氧反应室集气罩;8.集气管;9.沉淀区;10.出水管;11.气封反应器的构造特点是具有很大的高径比,一般可达4～8,反应器的高度高达16～25m,所以在外观上看,IC反应器象是一个厌氧生化反应塔。由图1可知,IC反应器由第一厌氧反应室和第二厌氧反应室叠加而成,每个厌氧反应室的顶部各设一个气-固-液三相分离器。如同二个UASB反应器的上下重叠串联。在第一反应室的集气罩顶设沼气提升管直通IC反应器顶的气-液分离器。分离器3中国沼气ChinaBiogas1999,17(2)的底设一回流管直通至IC反应器的底。1.2IC反应器的工作原理由图1可知,进水(1)由反应器底部进入第一反应室,与厌氧颗粒污泥均匀混合。大部分有机物在这里被转化成沼气,所产生的沼气被第一厌氧反应室的集气罩(2)收集,沼气将沿着提升管(3)上升,沼气上升的同时把第一厌氧反应室的混合液提升至反应器顶的气液分离器(4),被分离出的沼气从气液分离器顶部的导管(5)排走,分离出的泥水混合液将沿着回流管(6)返回到第一厌氧反应室的底部,并与底部的颗粒污泥和进水充分混合,实现了混合液的内部循环,IC反应器的称号由此得来。内循环的结果使第一厌氧反应室不仅有很高的生物量,很长的污泥龄,并具有很大的升流速度,使该室内的颗粒污泥完全达到流化状态,有很高的传质速率,使生化反应速率提高,从而大大提高第一反应室的去除有机物能力。经过第一厌氧反应室处理过的废水,会自动地进入第二厌氧反应室被继续进行处理。废水中的剩余有机物可被第二反应室内的厌氧颗粒污泥进一步降解,使废水得到更好的净化,提高了出水水质。产生的沼气由第二厌氧反应室的集气罩(7)收集,通过集气管(8)进入气液分离器(4)。第二厌氧反应室的泥水在混合液沉淀区(9)进行固液分离,处理过的上清液由出水管(10)排走,沉淀的颗粒污泥可自动返回第二厌氧反应室。这样,废水就完成了处理的全过程。由以上的介绍可以看出,IC反应器实际上是由两个上下重叠的UASB反应器串联组成。用下面第一个UASB反应器产生的沼气作为动力,实现了下部混合液的内循环,使废水获得强化的预处理。上面的第二个UASB反应器对废水继续进行后处理,使出水可达到