内循环_IC_厌氧反应器设计计算方法的探讨_胡纪萃

收稿日期:2010-07-14作者简介:胡纪萃(1934-),男,教授,主要从事给水排水和环境工程教学科学研究,工程设计和废水厌氧生物处理研究,E-mail:hujc@mail.tsinghua.edu.cn内循环(IC)厌氧反应器设计计算方法的探讨胡纪萃(清华大学环境科学与工程系,北京100084)摘要:文章论述了内循环(IC)厌氧反应器的设计计算方法,在对IC反应器水力特性分析的基础上,对有人提出计算升流管内液体升流速度的关系式进行了修正,并提供了有用的设计计算参数,最后,详细地提供了设计计算实例。关键词:内循环厌氧反应器;设计计算;水力特性;设计参数中图分类号:X703文献标识码:A文章编号:1000-1166(2011)01-0003-04AMethodofDesignandCalculationforInternalCirculation(IC)AnaerobicReactor/HUJi-cui/(DepartmentofEnvironmentalSienceandEngineering,TsinghuaUniversity,Beijing100084,China)Abstract:Themethodofdesignandcalculationforinternalcirculation(IC)anaerobicreactorwasexpoundedinthispa-per.OnthebasisofanalysisforthehydrauliccharacteristcsofICreactor,theestimatingrelationofsuperficialvelocityintheriserpipewasmodified.Theavailableparamertersofthedesignandcalculationwerepresented.Also,theexemplumofdesignandcalculationforICreactorwasexplainedindetail.Keywords:internalcirculationanaerobicreactor;designandcalculation;hydrauliccharacteristics;designparameter内循环(IC)厌氧反应器(以下简称IC反应器)自上个世纪80年代开发应用以来,在世界各国得到了广泛的应用。1995年上海富仕达酿酒公司从荷兰帕克公司引进了我国第一套IC反应器技术[1],目前IC反应器在我国的酒精、淀粉、造纸和啤酒废水等的处理中得到了广泛的应用。在实际应用中有些取得了成功,有一些并未达到预期的效果,主要原因是对IC反应器的工作机理缺乏正确的理解和掌握。笔者经过多年的研究和分析认为,要正确设计IC反应器,必须对稳态条件下的IC反应器的水力学特性、边界条件等进行综合分析,并应用正确的设计计算方法,才能获得比较良好的处理效果。1IC反应器设计计算的基本设计参数IC反应器设计的主要参数有:(1)反应器的进水容积负荷:一般可采用的范围为15～25kgCOD·m-3d-1;对于易降解的有机废水可取高限,为了留有余地,可取低限。(2)反应器的有效高度(水深):15～25m,一般可采用16～20m。对浓度较低的废水可取低限,为了节省动力消耗,设计时反应器的高度不宜太高。(3)第1反应室的混合液的上升流速控制在10～20m·h-1,第2反应室的混合液的上升流速控制在2～10m·h-1。(4)COD去除率:对于易降解如啤酒、淀粉等废水,COD的去除率一般可达80%～85%。(5)升流管的管径不能大于150mm,管径太大,混合液中的气泡易于发生“离释”现象,使沼气提升的效率降低,达不到设计要求。反应器规模大,可设多根升流管。(6)沼气产量:IC反应器的运行温度为30℃～35℃,根据实际生产运行结果[2],每去除1kgCOD能产生0.5m3左右沼气。(7)根据实际IC反应器的运行结果,第1厌氧反应室去除COD的能力约占反应器总去除COD能力的80%左右;其产气量亦为反应器总产气量的4/5,大部分COD是在第1厌氧反应室去除,第2厌氧反应室起“精”处理作用。2IC反应器系统的工作原理IC反应器的构造是由上下两个UASB反应器叠加而成,其主要组成部分是进水管路配水系统,升流管、回流管及气液分离器组成的内循环系统和出水系统等三部分。IC反应器与其它厌氧反应器的3中国沼气ChinaBiogas2011,29(1)主要区别在于它具有内循环系统,即第1厌氧反应室产生的沼气对混合液的提升作用产生了一个内循环,无需外加动力消耗。IC反应器设计计算的核心是如何正确计算内循环流量。本文重点讨论内循环系统的设计计算。2.1IC反应器的工况与受力分析IC反