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      IC厭氧反應器設備運行控制要點

      文章編輯:新能環境人氣:124發表時間:2020-03-19【
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      IC厭氧反應器簡介

      IC厭氧反應器是一種高效的多級內循環反應器,是第三代厭氧反應器的典型代表。與前二代厭氧器相比、它具有占地面積少、容積負荷量高,布水均勻,抗沖擊能力強、性能更穩定、操作更簡單的多種優勢。例如,當COD為10000-15000mg/L時的高濃度有機廢水,第二代USCB反應器一般容積負荷為5-8kgCOD/(m3•d), 第三代IC厭氧反應器容積負荷可達到10-18kgCOD/(m3•d)。


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      IC反應器工作原理

      IC反應器構造的特點是具有很大的高徑比,一般可達4-8,反應器的高度達到20m左右。

      它是由2層UASB反應器串聯而成。按功能劃分,反應器由下而上共分為5個區:混合區、第1厭氧區、第2厭氧區、沉淀區和氣液分離區。整個反應器由第一厭氧反應室和第二厭氧反應室疊加而成。每個厭氧反應室的頂部各設一個氣、固、液三相分離器。


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      第一級三相分離器主要分離沼氣和水,第二級三相分離器主要分離污泥和水,進水和回流污泥在第一厭氧反應室進行混合。第一反應室有很大的去除有機能力,進入第二厭氧反應室的廢水可繼續進行處理,去除廢水中的剩余有機物,提高出水水質。 

      混合區:反應器底部進水、顆粒污泥和氣液分離區回流的泥水混合物有效地在此區混合。

      第1厭氧區:混合區形成的泥水混合物進入該區,在高濃度污泥作用下,大部分有機物轉化為沼氣。混合液上升流和沼氣的劇烈擾動使該反應區內污泥呈膨脹和流化狀態,加強了泥水表面接觸,污泥由此而保持著高的活性。隨著沼氣產量的增多,一部分泥水混合物被沼氣提升至頂部的氣液分離區。

      氣液分離區:被提升的混合物中的沼氣在此與泥水分離并導出處理系統,泥水混合物則沿著回流管返回到最下端的混合區,與反應器底部的污泥和進水充分混合,實現了混合液的內部循環。

      第2厭氧區:經第1厭氧區處理后的廢水,除一部分被沼氣提升外,其余的都通過三相分離器進入第2厭氧區。該區污泥濃度較低,且廢水中大部分有機物已在第1厭氧區被降解,因此沼氣產生量較少。沼氣通過沼氣管導入氣液分離區,對第2厭氧區的擾動很小,這為污泥的停留提供了有利條件。

      沉淀區:第2厭氧區的泥水混合物在沉淀區進行固液分離,上清液由出水管排走,沉淀的顆粒污泥返回第2厭氧區污泥床。

      從IC反應器工作原理中可見,反應器通過2層三相分離器來實現SRT及HRT,獲得高污泥濃度;通過大量沼氣和內循環的劇烈擾動,使泥水充分接觸,獲得良好的傳質效果。


      IC厭氧反應器優點

      IC厭氧反應器相對于其他同類產品有以及下幾個顯著優點: 

      (1)具有很高的容積負荷率。 

      由于IC反應器存在著內循環,第一反應室有很高的升流速度,傳質效果很好,污泥活性很高,因而其有機容積負荷率比普通UASB反應器高許多,一般高出3倍以上。處理高濃度有機廢水,如土豆加工廢水,當COD為10000~15000mg/L時,進水容積負荷率可達8~20kgCOD/(m3•d)。處理低濃度有機廢水,如啤酒廢水,當 COD為2000~3000mg/L時,進水容積負荷率可達5--10kgCOD/(m3•d),HRT僅2~3h,COD去除率可達80%左右。 

      (2)節省基建投資和占地面積

      由于 IC 反應器的容積負荷率大大高于 UASB 反應器,IC反應器的有效體積僅為UASB反應器的1/4~1/3,所以可顯著降低反應器的基建投資。由于IC反應器不僅體積小,而且有很大的高徑比,所以占地面積特別省,非常適用于占地面積緊張的廠礦企業。小型的 IC 反應器可以工廠預制,大型的可在現場制作,施工工期短,安裝簡便,且IC反應器的土方量很小,可節省施工費用。 

      (3)靠沼氣提升實現內循環

      不必外加動力厭氧流化床和膨脹顆粒污泥床的流化是通過出水回流由泵加壓實現強制循環的,因此必須消耗一部分動力。而 IC 反應器是以自身產生的沼氣通過絕熱膨脹做功為動力實現混合液的內循環的,不必另設泵進行強制內循環,從而可節省能耗。 

      (4)抗沖擊負荷能力強 

      由于IC反應器實現了內循環,處理低濃度水(如啤酒廢水)時,循環流量可達進水流量的 2 ~ 3 倍;處理高濃度水(如土豆加工廢水)時,循環流量可達進水流量的10~20倍。因為循環流量與進水在第一反應室充分混合,使原廢水中的有害物質得到充分稀釋,降低了有害程度,并可防止局部酸化發生,從而提高了反應器的耐沖擊負荷的能力。 

      (5)具有緩沖 pH 能力

      內循環流量相當于第一級厭氧的出水回流量,可利用 COD 轉化的堿度,對 pH 起緩沖作用,使反應器內的 pH 保持穩定。處理缺乏堿度的廢水時,可減少進水的投堿量。 

      (6)出水的穩定性好于IC  

      反應器的第一、二反應室,相當于上下兩個 UASB 反應器,它們串聯運行,第一反應室有很高的有機容積負荷率,相當于起“粗”處理作用,第二反應室則具有較低的有機容積負荷率,相當于起“精”處理作用。整個 IC 反應器實際上是兩級厭氧處理。一般情況下,兩級厭氧處理比單級厭氧處理的穩定性好,出水也較穩定。


      IC厭氧反應器的運行控制要點

      主要有以下幾點:

      1、 污泥菌種

      厭氧污泥中具有處理污染物能力的就是細菌等有機物質,菌群的組成及菌種的成分決定了其顆粒強度、產甲烷活性及對污水的適應能力。一般來說,厭氧顆粒污泥中有機物成分占70%左右,污泥外部菌種主要為絲菌,污泥內部主要為桿菌、球菌等。

      2、 pH值

      反應器進水pH值一般應控制在6.5~7.5之間,過高或過低的pH值都會對工藝造成影響,主要體現在對厭氧菌(主要是產甲烷菌)活性的影響,包括:

      a、影響菌體及酶系統的生理功能和活性。

      b、影響環境的氧化還原電位。

      c、影響基質的活性,產甲烷菌的這些性質功能遭到破壞后,處理COD的活性就會大大降低。

      3、 溫度

      反應器進水溫度要求控制在35~38℃之間。因為產甲烷菌大多數都屬于中溫菌,在這個范圍內,其處理效率是很高的。當溫度高于40℃時,處理效率會急劇下降。

      4、 容積負荷

      厭氧反應器具有很高的容積負荷,一般情況下為10~18kgCOD/(m3•d)(不同廠家的IC容積負荷會有差異,某些品牌的IC容積負荷可能更高)。短期內進水負荷的變化幅度最好不要過大,要讓厭氧菌有一定的適應時間,應逐步增加或降低負荷。如果條件可以,盡量使其負荷在一個范圍之間趨于穩定的狀態。負荷過低或過高,都會對IC的正常厭氧處理產生巨大影響。

      5、 上升流速

      IC 反應器的上升流速一般在4~8m/h, 當污水的進水COD 值濃度較低時,需要提高流量來增加COD 的負荷率。較高的上升流速會有助于顆粒污泥與有機物之間的傳質過程,避免混合不均勻對設備的影響。

      6、預酸化度

      廢水進入厭氧反應器之前要保持足夠的預酸化度,一般在30%~50%之間,最好是在40%左右。預酸化度高的情況下,VFA高,進水pH值會降低,為調解pH值,會增高污水處理的運行費用,同時還會影響污泥的顆粒化。

      7、 有毒物質

      對厭氧顆粒污泥有抑制性作用的毒性物質,主要是H2S和亞硫酸鹽。H2S 的允許濃度為小于250 mg/L,否則可能會使大部分產甲烷菌降低50%的活性。亞硫酸鹽的毒性比H2S更高,建議將亞硫酸鹽的濃度控制在150ppm以下,所以,一定要嚴格控制這兩種有毒物質的含量,對其進行定期檢測。

      8、日常巡視

      厭氧反應器的日常巡視至關重要,我們總結了一些簡單的觀察點,詳情見下表:


      巡查點

      工藝判斷

      手摸進水管

      判斷是否堵塞,堵塞的管道通常是冷的

      罐體四周溫度

      判斷布水是否均勻

      聽聽沼氣水封產氣情況

      水封液位是否正常

      判斷進水水質變化

      測試進水pH

      判斷進水是否異常

      觀察進水顏色

      判斷進水是否異常

      測出水SV、pH

      判斷系統是否正常

      聽周圍是否有漏氣的聲音,聞異味

      判斷是否漏氣

      進水流量是否穩定判斷IC容積負荷、污泥負荷是否穩定

      觀察沼氣壓力及產氣是否正常

      判斷沼氣管道是否通暢

      定期做不同部位的厭氧污泥SV30,并淘洗觀察變化情況

      判斷厭氧顆粒污泥的物理性能

      9、 沼氣處理

      做好沼氣排放應急措施,當沼氣穩壓柜或壓力表壓力快速升降時,一定要引起重視。這種情況下,一般會出現沼氣泄漏或沼氣輸送不暢,要迅速查明原因,無論采用放空還是其它手段,務必確保厭氧反應器內的沼氣能夠正常排出。

      10、常見問題及解決辦法


      存在問題

      原 因

      解決方法

      1、污泥生長過慢

      1 營養物不足,微量元素不足;
      2 進液酸化度過高;
      3 種泥不足。

      1 增加營養物和微量元素;
      2 減少酸化度;
      3 增加種泥。

      2、反應器過負荷

      1 反應器污泥量不夠;
      2 污泥產甲烷活性不足;
      3 每次進泥量過大間斷時間短。

      1 增加種污或提高污泥產量;
      2 減少污泥負荷;
      3 減少每次進泥量加大進泥間隔。

      3、污泥活性不夠

      1 溫度不夠;
      2 產酸菌生長過快;
      3 營養或微量元素不足;
      4 無機物Ca2+引起沉淀。

      1 提高溫度;
      2 控制產酸菌生長條件;
      3 增加營養物和微量元素;
      4 減少進泥中Ca2+含量。

      4、污泥流失

      1 氣體集于污泥中,污泥上浮;
      2 產酸菌使污泥分層;
      3 污泥脂肪蛋白。

      1 增加污泥負荷,增加內部水循
      環;
      2 穩定工藝條件增加廢水酸化程
      度;
      3 采取預處理去除脂肪蛋白。

      5、污泥擴散顆粒污泥破裂

      1 負荷過大;
      2 過度機械攪拌;
      3 有毒物質存在。
      4 預酸化突然增加

      1 穩定負荷;
      2 改水力攪拌;
      3 廢水清除毒素。
      4 應用更穩定酸化條件



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