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            — IC厭氧處理設備 —
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            — 詳情介紹 —
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            一、厭氧機理
              厭氧反應是一個復雜的生化過程,微觀分析表明厭氧降解過程可分為四步:水解、酸化、產氫產酸及產甲烷過程。


            (1)、水解階段

              高分子有機物因相對分子量巨大,不能透過細胞膜,因此不可能為細菌直接利用。故此它們在一階段首先被細菌胞外酶分解為小分子。例如纖維素被纖維素酶水解為纖維二糖與葡萄糖,淀粉被淀粉酶分解為麥芽糖和葡萄糖,蛋白質被蛋白酶水解為短肽與氨基酸等。這些小分子的水解產物能夠溶解于水并透過細胞膜為細菌所利用。

            (2)、酸化階段
              水解后大的小分子化合物在發酵細菌(即酸化菌)的細胞內轉化為更簡單的化合物并分泌到細胞外。這一階段的主要產物有揮發性脂肪酸(簡寫作VFA)、醇類、乳酸、二氧化碳、氫氣、氨、硫化氫等。與此同時,酸化細菌也利用部分物質合成新的細胞物質,因此未經酸化處理的污水厭氧處理時會產生更多的剩余污泥。

            酸化菌對PH有很大的容忍性,產酸可在PH到4條件下進行,產甲烷菌則有它自己的PH范圍為6.5-7.5,超出這個范圍則轉化速度將減慢。

            (3)、產乙酸產氫階段
              在此階段,上一階段的產物被進一步降解為乙酸(又稱醋酸)、氫和二氧化碳,這是終產甲烷反應的反應底物。

            不論是在水解階段或是在產酸產氫階段,COD只是形態發生轉化,僅僅是一種COD轉化為另一種COD,實際的COD轉化發生在產甲烷階段,在那時,COD轉化為甲烷而從污水中溢出,因此,如果將酸化后的污水直接進行好氧處理,操作費用不會有明顯的變化。

            (4)、產甲烷階段
            產甲烷菌是一種嚴格的厭氧微生物,與其它厭氧菌比較,其氧化還原電位非常低(‹-330mv)。在此階段,酸化產物被產甲烷菌分解合成為CH4、CO2和H2O等,甲烷的轉化產率約為百分之七十到百分之七十五,故COD大為降低。

            二、BIC厭氧反應器技術介紹
            1、厭氧工藝的發展進程
            厭氧消化工藝由普通厭氧消化法演變發展為厭氧接觸法(厭氧活性污泥法)、生物濾池法、厭氧流化床、復合厭氧法等,其中普通消化池法、厭氧接觸法等為一代厭氧反應器,生物濾池法、UASB、厭氧流化床等為二代厭氧反應器,隨著厭氧技術的發展,由UASB衍生的EGSB和IC(內循環厭氧反應器)為第三代厭氧反應器。EGSB相當于把UASB反應器的厭氧顆粒污泥處于流化狀態,而IC反應器則是把兩個UASB反應器上下疊加,利用污泥床產生的沼氣作為動力來實現反應器內混合液的內循環。

            上述三個階段的主要區別在于:

            一階段:是以厭氧接觸池為代表的一代厭氧反應器,污泥停留時間(SRT)和水利停留時間(HRT)大體相同,反應器內污泥濃度較低,處理效果差。為了達到較好的處理效果,廢水在反應器內通常要停留幾天到幾十天之久。

            二階段:是以UASB為代表的二代厭氧反應器,在反應器內部增設三相分離器,使污泥在反應器內滯留,實現了SRT大于HRT,從而在一定程度上提高了反應器內的污泥濃度,處理效率也比一代高。

            但是UASB反應器的傳質過程并不理想。

            要改善傳質效果,有效的方法就是提高反應器內表面水利負荷和表面產氣(沼氣)負荷,然而高負荷產生的劇烈攪動又會使反應器內污泥處于完全膨脹狀態,污泥過量流失,不得不靠污泥的大量回流來增加生物量,使原本SRT>HRT向SRT=HRT方向轉變,處理效果變差。

            第三個階段:第三代厭氧反應器的典型代表是IC(內循環厭氧反應器),其主要表現在污泥停留時間遠遠大于水利停留時間,同時,在污泥濃度、傳質效果、攪拌混合、容積負荷等方面均有較大程度的提高。

            2、BIC厭氧反應器技術簡介
            BIC厭氧反應器由2層UASB反應器串聯而成,是在UASB反應器基礎上改進的厭氧工藝。按功能劃分,反應器由下而上共分為5個功能區:進水混合區、高負荷區、提升裝置區、低負荷區、氣液分離沉淀區。

            從IC反應器的工作原理中可見,反應器內污泥停留時間(SRT)遠遠大于水利停留時間(HRT)獲得高污泥濃度,通過大量沼氣和內循環的劇烈攪動,使泥水充分接觸,獲得良好的傳質效果。

            廢水通過布水系統進入厭氧反應器的下部高負荷區,與顆粒污泥進行充分的混合和傳質,將廢水中大部分的有機物分解,產生大量的沼氣。沼氣通過下三相分離器時,由于沼氣的提升作用,沼氣連同一部分混合液被提升到罐頂部的氣液分離器,沼氣在氣液分離器里被分離出來,分離后的混合液再通過回流管回流到罐的底部,與進入BIC厭氧反應器的進水混合,形成了厭氧罐自身的內循環。

            廢水通過下三相分離器后進入上部低負荷區(精處理區),進一步降解廢水中的有機物,混合液通過上部的三相分離器時進行顆粒污泥、水、沼氣的分離,沼氣通過沼氣管道排出,污泥則回流到厭氧罐底部保持生物量,而沉淀后的水通過出水堰進入后續構筑物。

            截圖20190428103312.png

            3、BIC厭氧反應器結構介紹
              ①、布水器:獨特布水技術,能充分將原水、顆粒污泥、下降管回流水充分的混合,加強傳質效果,防止沉淀物在一定區域內的積累。

              ②、BIC厭氧反應器高度:一般設計BIC厭氧反應器高度為16-20米。同樣容積的反應器,高度下降后,直徑就加大,這樣上層低負荷區三相分離器的廢水上升流速就降低,更有利于污泥或顆粒污泥的分離和沉淀回流。

              ③、高負荷反應區:高負荷區去除的COD總量約是整個反應器去除COD總量的百分之七十。由于水的內循環作用,廢水上升流速較高,一般達6-10m/h,使顆粒污泥處于流化狀態,更有利于有機物與顆粒污泥的傳質。

              ④、中層三相分離裝置:中層三相分離器共有2層。中層三相分離裝置主要是將高負荷區產生的沼氣收集起來,然后通過提升管提升到罐頂部的氣液分離器,同時提升大量的水到氣液分離器內。

              ⑤、低負荷區:由于沒有水的內循環作用,廢水的上升流速更低,進一步去除溶解性的COD。

              ⑥、上層三相分離區:上層三相分離器共有3層。貝斯特公司的三項分離器單體較大,能更有效的實現沼氣、水、污泥的分離。

              ⑦、氣液分離器:設計的個氣液分離器,能更有效的實現沼氣和水的分離。

            三、IC厭氧反應器優點
               IC反應器的構造及其工作原理決定了其在控制厭氧處理影響因素方面比其它反應器更具有優勢。

              (1)容積負荷高:IC反應器內污泥濃度高,微生物量大,且存在內循環,傳質效果好,進水有機負荷可超過普通厭氧反應器的3倍以上。

              (2)節省投資和占地面積:IC反應器容積負荷率高出普通UASB反應器3倍左右,其體積相當于普通反應器的1/4~1/3左右,大大降低了反應器的基建投資。而且IC反應器高徑比很大(一般為4~8),所以占地面積特別省,非常適合用地緊張的工礦企業。

              (3)抗沖擊負荷能力強:處理低濃度廢水(COD=2000~3000mg/L)時,反應器內循環流量可達進水量的2~3倍;處理高濃度廢水(COD=10000~15000mg/L)時,內循環流量可達進水量的10~20倍[5]。大量的循環水和進水充分混合,使原水中的有害物質得到充分稀釋,大大降低了毒物對厭氧消化過程的影響。

              (4)抗低溫能力強:溫度對厭氧消化的影響主要是對消化速率的影響。IC反應器由于含有大量的微生物,溫度對厭氧消化的影響變得不再顯著和嚴重。通常IC反應器厭氧消化可在常溫條件(20~25 ℃)下進行,這樣減少了消化保溫的困難,節省了能量。

              (5)具有緩沖pH的能力:內循環流量相當于1厭氧區的出水回流,可利用COD轉化的堿度,對pH起緩沖作用,使反應器內pH保持狀態,同時還可減少進水的投堿量。

              (6)內部自動循環,不必外加動力:普通厭氧反應器的回流是通過外部加壓實現的,而IC反應器以自身產生的沼氣作為提升的動力來實現混合液內循環,不必設泵強制循環,節省了動力消耗。

              (7)出水穩定性好:利用二級UASB串聯分級厭氧處理,可以補償厭氧過程中Ks高產生的不利影響。Van Lier在1994年證明,反應器分級會降低出水VFA濃度,延長生物停留時間,使反應進行穩定。

              (8)啟動周期短:IC反應器內污泥活性高,生物增殖快,為反應器快速啟動提供有利條件。IC反應器啟動周期一般為1~2個月,而普通UASB啟動周期長達4~6個月。

              (9)沼氣利用價值高:反應器產生的生物氣純度高,CH4為70%~80%,CO2為20%~30%,其它有機物為1%~5%,可作為燃料加以利用。

            山東精鷹環保科技有限公司

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