山东明基环保设备有限公司

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松原市IC厌氧反应器选择方法
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更新时间:2021-09-14 15:59:06浏览次数:21

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【简单介绍】
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松原市IC厌氧反应器选择方法,IC厌氧反应器是新一代高效厌氧反应器,即内循环厌氧反应器,相似由2层UASB反应器串联而成,用于有机高浓度废水,如,玉米淀粉废水、柠檬酸废水、啤酒废水、土豆加工废水、酒精废水。
【详细说明】

松原市IC厌氧反应器选择方法

  IC厌氧反应器是新一代高效厌氧反应器,即内循环厌氧反应器,相似由2层UASB反应器串联而成,用于有机高浓度废水,如,玉米淀粉废水、柠檬酸废水、啤酒废水、土豆加工废水、酒精废水。IC 反应器当前在造纸行业应用较多的是用各类废纸作原料的造纸企业,处理的目的包括实现一般的达标排放,通过治理后的废水回用,从而达到节水和治污的双重目的。

  IC厌氧反应器水封罐主要由杯形罐体和进、出水口组成,其特征在于 园底杯形罐的罐壁上部设有相对的进、出水口,其进水口的水 平位置略高于出水口;进水口处装有活动式阀板,该阀板与进 水口的接触面上设有密封垫;下端为弧形的隔板从罐盖中央的 扁孔垂直插入罐内至下部。

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  IC厌氧反应器的水封罐可以隔绝空气,可以维持厌氧反应器的压力,可以起阻火器的作用,还可以有一定的沼气净化效果。

  IC厌氧反应器水封罐工作原理如下:密闭生产罐中原油沉降分离后的含硫化氢天然气通过水封罐进口管道进入水封罐的底部,通过底部筛管分散气流后进入水域空间,含硫化氢天然气从水域底部上升后聚集在水封罐的液体上部空间,当气体不断由液体中分离出来,在上部空间聚集形成一定压力后,由水封罐顶部出口管线排出燃烧。当发生回火时,水域成为含硫化氢天然气流程的隔断部分,能够有效的保护生产罐,同时天然气通过水域空间时,一部分凝液被降温分离,在水域上部形成凝析液层,减缓了阻火器的堵塞情况。

  随着国家对环保的日益重视,公司在废水末端处理方面也进行了大量的资金投入,如在造纸二部和板纸公司废水厌氧处理技术的应用足以证明。废水的厌氧处理技术以其运行成本低、节约能源、污泥易于处理等优点在废水处理中正发挥着越来越大的作用。

  UASB与IC在运行上最大的差别表现在抗冲击负荷方面,IC可以通过内循环自动稀释进水,有效保证了第一反应室的进水浓度的稳定性。其次是它仅需要较短的停留时间,对可生化性好的废水的确是优点。大家同意因为IC运行稳定,抗冲击负荷效果好,容积负荷高,投资省等许多优于UASB的优点,是否就应该因此而放弃再选用UASB了呢?

  IC缺点尤其在污水可生化性不是太好的情况下,由于水力停留时间比较短去除率远没有UASB高,增加了耗氧的负担。另外,IC由于气体内循环,特别是对进水水质不太稳定的厂,导致IC出水水量极不稳定,出水水质也相对不稳定,有时可能还会出现短暂不出水现象,对后序处理工艺是有影响的。UASB比IC突出优点就是去除率高,出水水质相对稳定。但IC优点还是很多的,特别是对于高SS进水,比UASB有明显优势,由于IC上升流速很大,SS不会在反应器内大量积累,污泥可以保持较高活性。对于有毒废水也是如此!

  IC运行温度的设计完全和UASB一样,在调试运行上和UASB区别不大,只是在刚进水调试时尽可能采用水力负荷高些,然后逐步交互提升水力、有机负荷,尽可能在负荷提升过程中保证第一反应室上升流速大于10m/小时,但最大水力负荷应控制在20m/小时以下,这样即保证第一反应室污泥床的传质效果,也避免污泥流失.冬季进水管道及反应器要保温,因为厌氧菌对温度波动特敏感,对负荷波动适应要相对好的多.其实IC的调试比UASB要好调的多,能调试好UASB的,应该调试好IC没有太大问题.不是因为上升流速大,会不好控制而延长调试周期.IC它对进水水质的要求仅是相对稳定就行,它要求高的上升流速仅是满足第一反应室污泥床处于膨化状态,加大传质效果,IC的高度较高,你不必太担心会有污泥流失,因为内部它有两层三相分离,更何况第一反应室产气量较大,绝大部分沼气被第一反应室分离收集提升到顶部的气水分离气包进行气与泥水的分离.第二反应室气量少泥水更易分离沉降.若接种颗粒污泥基本一个月便可达到设计负荷是没有问题的,絮状污泥可能需三到五个月.

松原市IC厌氧反应器选择方法

  工作原理

  它相似由2层UASB反应器串联而成。按功能划分,反应器由下而上共分为5个区:混合区、第1厌氧区、第2厌氧区、沉淀区和气液分离区。

  混合区:反应器底部进水、颗粒污泥和气液分离区回流的泥水混合物有效地在此区混合。

  第1厌氧区:混合区形成的泥水混合物进入该区,在高浓度污泥作用下,大部分有机物转化为沼气。混合液上升流和沼气的剧烈扰动使该反应区内污泥呈膨胀和流化状态,加强了泥水表面接触,污泥由此而保持着高的活性。随着沼气产量的增多,一部分泥水混合物被沼气提升至顶部的气液分离区。

  气液分离区:被提升的混合物中的沼气在此与泥水分离并导出处理系统,泥水混合物则沿着回流管返回到最下端的混合区,与反应器底部的污泥和进水充分混合,实现了混合液的内部循环。

  第2厌氧区:经第1厌氧区处理后的废水,除一部分被沼气提升外,其余的都通过三相分离器进入第2厌氧区。该区污泥浓度较低,且废水中大部分有机物已在第1厌氧区被降解,因此沼气产生量较少。沼气通过沼气管导入气液分离区,对第2厌氧区的扰动很小,这为污泥的停留提供了有利条件。

  沉淀区:第2厌氧区的泥水混合物在沉淀区进行固液分离,上清液由出水管排走,沉淀的颗粒污泥返回第2厌氧区污泥床。

  从IC反应器工作原理中可见,反应器通过2层三相分离器来实现SRT>HRT,获得高污泥浓度;通过大量沼气和内循环的剧烈扰动,使泥水充分接触,获得良好的传质效果。

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  优点

  IC 反应器的构造及其工作原理决定了其在控制厌氧处理影响因素方面比其它反应器更具有优势。

  (1)容积负荷高:IC反应器内污泥浓度高,微生物量大,且存在内循环,传质效果好,进水有机负荷可超过普通厌氧反应器的3倍以上。

  (2)节省投资和占地面积:IC 反应器容积负荷率高出普通UASB 反应器3倍左右,其体积相当于普通反应器的1/4—1/3 左右,大大降低了反应器的基建投资;而且IC反应器高径比很大(一般为4—8),所以占地面积少。

  (3)抗冲击负荷能力强:处理低浓度废水(COD=2000—3000mg/L)时,反应器内循环流量可达进水量的2—3 倍;处理高浓度废水(COD=10000—15000mg/L)时,内循环流量可达进水量的10—20倍。大量的循环水和进水充分混合,使原水中的有害物质得到充分稀释,大大降低了毒物对厌氧消化过程的影响。

  (4)抗低温能力强:温度对厌氧消化的影响主要是对消化速率的影响。IC反应器由于含有大量的微生物,温度对厌氧消化的影响变得不再显著和严重。通常IC反应器厌氧消化可在常温条件(20—25 ℃)下进行,这样减少了消化保温的困难,节省了能量。

  (5)具有缓冲pH值的能力:内循环流量相当于第1 厌氧区的出水回流,可利用COD转化的碱度,对pH值起缓冲作用,使反应器内pH值保持好的状态,同时还可减少进水的投碱量。

  (6)内部自动循环,不必外加动力:普通厌氧反应器的回流是通过外部加压实现的,而IC 反应器以自身产生的沼气作为提升的动力来实现混合液内循环,不必设泵强制循环,节省了动力消耗。

  (7)出水稳定性好:利用二级UASB串联分级厌氧处理,可以补偿厌氧过程中K s高产生的不利影响。Van Lier在1994年证明,反应器分级会降低出水VFA浓度,延长生物停留时间,使反应进行稳定。

  (8)启动周期短:IC反应器内污泥活性高,生物增殖快,为反应器快速启动提供有利条件。IC反应器启动周期一般为1~2个月,而普通UASB启动周期长达4~6个月。

  (9)沼气利用价值高:反应器产生的生物气纯度高,CH4为70%~80%,CO2为20%~30%,其它有机物为1%~5%,可作为燃料加以利用

  适用范围

  IC厌氧反应器是一种高效的多级内循环反应器,为第三代厌氧反应器的代表类型(UASB为第二代厌氧反应器的代表类型),与第二代厌氧反应器相比,它具有占地少、有机负荷高、抗冲击能力更强,性能更稳定、操作管理更简单。当COD为10000-15000mg/1时的高浓度有机废水;第二代UASB反应器一般容积负荷为5-8kgCOD/m3;第三代AIC厌氧反应器容积负荷率可达15-30kgCOD/m3。IC厌氧反应器适用于有机高浓度废水,如,玉米淀粉废水、柠檬酸废水、啤酒废水、土豆加工废水、酒精废水。

  水解反应

  水解可定义为复杂的非溶解性的聚合物被转化成简单的溶解性单体和二聚体的过程。水解反应针对不同的废水类型差别很大,这要取决于胞外酶能否有效的接触到底物。因此,大的颗粒比小颗粒底物要难降解很多,比如造纸废水、印染废水和制药废水的木质素、大分子纤维素就很难水解。

  水解速度的可由以下动力学方程加以描述:

  ρ=ρo/(1+Kh.T)

  ρ ——可降解的非溶解性底物浓度(g/l);

  ρo———非溶解性底物的初始浓度(g/l);

  Kh——水解常数(d-1);

  T——停留时间(d)。

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  具体思想如下:

  1、假定条件:a、厌氧处理该污水过程中主要受温度、传质速率、基质浓度以及微量元素的影响;b、微量元素可以通过外界条件的干预给予补充;c、反应器为一体化反应器;d、产甲烷单元反应也近似遵循莫诺方程。

  2、模型总体方程

  Kst-温度响应半反应速率常数 mg/l

  Ksv-传质速率半反应速率常数 mg/l

  K-修正系数

  在上式中,Kst针对不同的废水是可以确定的,Ksv对不同的反应器差别比较大,我们可以通过外界干预给以降低到一固定值偏差不大的范围内,比如通过强制搅拌或是提高反应器的高径比,出水回流都是比较好的解决办法。

  通过众多的工程实例以及文献报道,初步确定Kst在15摄氏度时针对生活污水值为3200mg/l左右。Ksv在有搅拌足够的情况下15摄氏度时针对生活污水值为532mg/l。K值在重庆地区可以取0.85,μmax按照碳水化合物可取5KgCOD/KgMLSS.d,这样针对进水浓度为300mg/l的生活污水最大反应速率为:

  μ1=5KgCOD/KgMLSS.d×(300/(3200+300))×(300/(532+300))×0.85

  =0.132 KgCOD/KgMLSS.d

  在一体式反应器中由于出水浓度很低,导致总体反应速率降低,但对于几种高效厌氧反应器(包括UASB、EGSB、IC内循环反应器、流化床、上流式厌氧生物滤池)可以假设其为推流式厌氧反应器,浓度随反应器高度的增加均匀的减少,即反应器中的浓度分布与高度成反比。这样我们可以通过设定的出水浓度计算一个反应器低反应速率,最后取平均值就得到整个反应器的平均反应速率。

  同样根据前面的莫诺模型,得出出水COD=80mg/l的厌氧反应速率:

  μ2=5KgCOD/KgMLSS.d×(80/(3200+80))×(80/(532+80))×0.85

  =0.014 KgCOD/KgMLSS.d

  所以反应器的平均反应速率为

  μ=(μ1+μ2)/2=0.073 KgCOD/KgMLSS.d

  如果我们能够在反应器内保持稳定的污泥浓度为20KgMLSS/m3,则整个反应器的容积反应速率为FV=0.073 KgCOD/KgMLSS.d×20KgMLSS/m3

  =1.46 KgCOD/m3.d

  在实际反应器的设计时,需要考虑污泥、气体、液体分离的容积,反应部分容积只占整个反应器容积的40%,这样实际整个反应器设计平均负荷变为:

  FV‘=1.46 KgCOD/m3.d×0.4=0.99 KgCOD/m3.d

  核算停留时间为:HRT=7.5h

  中试与工程应用应注意的问题

  通过上述实验室里理论的研究和推断,采用新型高效厌氧反应器处理城市污水完全是可行的。在中试和工程设计中,我们应该从上述分析角度出发,完善厌氧系统,以下措施是必要的:

  1、在反应器的形式上优先考虑推流式的活塞反应器;

  2、为了减少低浓度时,基质传质速率(包括液相中的有机物向菌胶团或颗粒污泥传质以及细胞壁外向细胞壁内传质)对整个反应速率的影响,在反应器底部投加一定数量的活性炭作为载体是非常有必要的,但考虑到沼气和布水的影响,投加数量不宜过多,初步考虑为40g/L颗粒状活性炭;

  3、建议在反应器的上部设置气、水、固三相分离系统;

  4、设置一套完善的出水回流系统,并可以调节回流量,用仪表显示并控制;

  5、出水设置MLSS浓度计加以监测,随时了解反应器的污泥情况;

  6、在反应器的底部、中部、顶部设置碱度监测系统,随时监测反应器内的生物反应条件;

  7、设置一套启动用的营养物质和微量元素添加系统是十分有必要的;

  8、设置温度传感器,了解原水水温的变化对反应器的冲击影响;

  9、进水设置流量传感器和有机物在线监测仪器,并通过程序加以显示到中央控制室中,随时计算进水污泥负荷以及上升流速;

  10、必要的预处理措施,比如除渣处理措施;

  11、在北方的废水处理系统,反应器建议修建在室内或采取严密的保温措施;

  12、其他必要的辅助系统,如消除泥水界面泥渣层的喷淋系统。

  同样,一套设计好的系统,没有按照反应机理进行的启动,是不能称之为成功的系统的,在这里,根据一些工程实践以及国内外一些报道,笔者对厌氧处理低浓度废水时启动提出一些参考性建议(针对生活污水):

  1、启动时,先投加载体,在投加污泥,污泥的数量按照25KgMLVSS/m3池容计算,投加时的污泥必须通过筛网进行粗渣的清除(这一点非常重要);

  2、由于原水具有比较好的生化性,进水不需要驯化,但第一次进水进满池体后,停止进水,通过临时配备的水下搅拌机进行池底强制搅拌,连续8个小时搅拌以上,停止搅拌静止8个小时,通过排泥管排除池体标高2米以上的污泥,再搅拌8个小时,这8个小时同时按照比例投加氮肥和磷肥,投加微量金属元素,保证池内液相中的COD;

  3、24个小时后,开始按设计负荷进水并采取一定的出水回流,回流比根据反应器的高度调整;(注意,出水带出来的污泥不要回流)

  4、24个小时后,减少回流比,保证出水不带泥,如果出水继续带你就停止回流,并进行污泥回流,同时投加营养物质;

  5、连续这样运行一个星期,随时监测各项出水指标,以便正确反应反应器内生物的反应状态

  6、作一些镜检。

  



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