IC反应器的设计

-.zIC反响器设计参考loser设计说明IC反响器，即循环厌氧反响器，相似由2层UASB反响器串联而成。其由上下两个反响室组成。在处理高浓度有机废水时，其进水负荷可提高至35～50kgCOD/(m3·d)。与UASB反响器相比，在获得一样处理速率的条件下，IC反响器具有更高的进水容积负荷率和污泥负荷率，IC反响器的平均升流速度可达处理同类废水UASB反响器的20倍左右。设计参数参数选取设计参数选取如下：第一反响室的容积负荷NV1＝35kgCOD/(m3·d)，：第二反响室的容积负荷NV2＝12kgCOD/(m3·d)；污泥产率0.03kgMLSS/kgCOD；产气率0.35m3/kgCOD设计水质设计参数CODcrBOD5SS进水水质/(mg/L)120006000890去除率/%858030出水水质/(mg/L计水量Q＝3000m3/d＝125m3/h=0.035m3/s反响器所需容积及主要尺寸确实定〔见附图6-4〕有效容积本设计采用进水负荷率法，按中温消化〔35～37℃〕、污泥为颗粒污泥等情况进展计算。V＝式中V－反响器有效容积，m3；Q－废水的设计流量，m3/d；本设计流量日变化系数取Kd=1.2,Q=3600m3/dNv－容积负荷率，kgCOD/〔m3·d〕；C0－进水COD浓度，kg/m3；mg/L=10-3kg/m3，设计取24.074kg/m3Ce－出水COD浓度，kg/m3。设计取3.611kg/m3本设计采用IC反响器处理高浓度废水，而IC反响器部第一反响室和第二反响室由于部流态及处理效率的不同，这里涉及一，二反响室的容积。据相关资料介绍，IC反响器的第一反响室〔相当于EGSB〕去除总COD的80％左右，第二反响室去除总COD的20％左右。第一反响室的有效容积V1＝＝＝700m3第二反响室的有效容积V1＝＝＝510m3IC反响器的总有效容积为V＝700＋510＝1210m3，这里取1250m3IC反响器几何尺寸小型IC反响器的高径比〔H/D〕一般为4～8，高度在15～20m,而大型IC反响器高度在20～25m,因此高径比相对较小，本设计的IC反响器的高径比为2.5.H=2.5/DV＝A×H＝＝则D＝=＝8.2m，取9m，体积V利用高径比推直径D，再由D反推IC高度。〔这部可以直接求得底面积〕H＝2.5×9＝22.5m，取23m。每个IC反响器总容积负荷率：NV＝＝＝24.5[kgCOD/(m3·d)]IC反响器的底面积A＝＝＝63.6m2，则第二反响室高H2＝＝＝8m.第一反响室的高度H1＝H－H2＝23－8＝15mIC反响器的循环量进水在反响器中的总停留时间为tHRT＝＝＝10h设第二反响室液体升流速度为4m/h〔IC反响器里第二反响室的上升流速一般为2～10m/h〕，则需要循环泵的循环量为256m3/h。(可能为V×A=254.4m3/h)第一反响室液体升流速度一般为10～20m/h，主要由厌氧反响产生的气流推动的液流循环所带动。第一反响室产生的沼气量为Q沼气＝Q〔C0－Ce〕×0.8×0.35式中废水量Q=3000m3/d,C0和Ce分别为进出水COD浓度，0.8为第一反响室的效率，0.35为每千克去除的COD转化为0.35m3的沼气。则第一反响室沼气量为：3000×〔12－1.8〕×0.8×0.35＝8568m3/d每立方米沼气上升时携带1～2m3左右的废水上升至反响器顶部，顶部气水别离后，废水从中心管回流至反响器底部，与进水混合后。由于产气量为8568m3/d，则回流废水量为8568～17136m3/d，即357～714m3/h，加上IC反响器废水循环泵循环量256m3/h，则在第一反响室中总的上升水量到达了613～970m3/h，〔V流速=Q/A〕上流速度可达9.68～15.25m/h，IC反响器第一反响室上升流速一般为10～20m/h〕,可见IC反响器设计符合要求。IC反响器第一反响室的气液固别离不同于UASB反响器顶部的三项别离系统，IC第一反响室的顶部功能主要为气体收集和固液两相别离。较高的上升流速的废水流至第一反响室顶部，大局部液体和颗粒污泥随气体流入气室上升IC反响器顶部的气液固别离器，局部液体和固体流入三相别离器,颗粒污泥在别离器上部静态区沉淀，废水从上部隔板流入第二反响室。图6-4为第一反响室顶部气液固别离器流态示意。IC反响器第一反响室的气液固别离设计第一反响室三相别离器的气液固三相别离是IC最重要组成局部，是IC反响器最有特点的装置，它对该种反响器的高效率起了十分重要的作用。其设计直接影响气液固三项别离及部循环效果。高效的三项别离器应具备以下几个功能：气液固混合液中气体不得进入沉淀区，即流体〔污泥与水混合物〕进入沉淀区之前，气体必须进展有效地别离去除，防止气体在沉淀区干扰固，液的别离；沉淀区液流稳定，使其具备良好的固液别离效果；沉淀别离的局部固体〔污泥〕能迅速通过斜板返回到反响器，以维持反响器很高的污泥浓度和较长的泥龄；防止上浮污泥洗出，提高出水净化效果。为了到达上述要求，进展了许多研究开发。IC反响器有上.下两个三相别离器，第一反响室三相别离器严格意义上讲是不别离三相物质，不别离气体，仅别离液固体。IC反响器的第二反响器流态与UASB极为相似。一反响室的气液固别离器构造设计。第一反响室气液固三相别离器通过挡板将气液固收集，气体和颗粒污泥受挡板的导流通过集气罩进入上升导流管，其中颗粒污泥受强大水流的作用〔在上升管中流速大于0.5m/s〕和气液一起流入反响器顶部的气液〔固〕别离器。局部液体〔含少量颗粒污泥〕通过上下导流板进入别离器上部的沉淀区，在该区域所受水流影响较小，颗粒沉降从回流缝回到反响区域，废水则进入第二反响室处理。图6-5为第一反响室三相别离器设计示意图。图6-6为第一反响室三相别离器俯视图。IC反响器第一反响室的气液固别离几何尺寸沉淀区设计三相别离器沉淀区固液别离是靠重力沉淀到达的，其设计的方法与普通二沉池设计相似，主要考虑沉淀面积和水深两相因素。一般情况下沉淀区的沉淀面积即为反响器的水平面积；沉淀区的外表负荷率的大小与需要去除的污泥颗粒重力沉降速度vs数值相等，但方向相反。据报道，颗粒污泥沉降速度一般在100m/h以上，沉降速度<20m/h的颗粒污泥认为沉降性能较差，沉降速度>50m/h的颗粒污泥被认为沉降性能良好。颗粒在水中的沉降速度常用Stokes公式计算。颗粒污泥沉降性能的好坏主要取决于颗粒的有效直径和密度。处于自由沉降状态的污泥的自由沉降速度可用公式〔6-2〕计算。根据Stokes：vs＝＝式中－－颗粒污泥沉降速度，cm/s或36m/h－－颗粒污泥密度，g/cm3－－清水密度，g/cm3－－颗粒直径。cm－－重力加速度，981cm/s2－－水的粘滞系数，g/(cm.s)－－水的运动粘滞系数，cm2/s－－水温，℃上式可求出不同粒径颗粒污泥在清水中的自由沉降速度，并以它近似地代表颗粒污泥的实际自由沉降速度。设温度为35℃，则水的运动粘滞系数为：==0.0071(cm2/s)IC反响器由于升流速度较大，细小颗粒容易被冲刷而使反响器细小颗粒的比例减小，因此颗粒污泥的粒径较粗。平均直径在1.0～2.0mm,最大颗粒直径为3.14～3.57mm；颗粒密度为1.04～1.06g/cm3。清水密度近似取1g/cm3,则=0.0071g/(cm·s)；颗粒污泥密度取1.05g/cm3，一般IC反响器中颗粒直径大于0.1cm,算得沉降速度vs:vs＝=三相别离器单元构造构造示意图见图6-7。三相别离器中物质流态示意图见图6-8，图中v1为上升液流流速，vs为气泡上升速度。计算B-B‘间的负荷可以确定相邻两上挡板间的距离。三相别离器平面上共有10个气固液别离单元，中部被集气罩分隔〔如图6-5，图6-6所示〕。B-B‘间水流上升速度一般小于20m/h(1.0mm直径的颗粒污泥沉降速度在100m/h以上)，则B-B‘间总面积S为：S＝＝＝12.7m2式中Q为IC反响器循环泵的流量。S=,则=0.45m,即相邻两上挡板间的间距为450mm。两相邻下挡板间的间距b2＝200mm；上下挡板间回流缝b3＝150mm，板间缝隙液流速度为30m/h；气封与下挡板间的距离b4＝100mm；两下挡板间距离〔C－C‘〕b5＝400mm，板间液流速度大于25m/h。沉淀区斜壁角度与别离器高度设计三相别离器沉淀区斜壁倾斜角度选50º〔一般45º～60º之间〕，上挡板三角顶与集气罩相距300mm。设计IC反响器=0.85m,=0.7m。气液别离的设计欲到达较好的气液别离效果，气罩需与下挡板有一定的重叠。重叠的水平距离〔C的投影〕越大，气体别离效果越好，去除气泡的直径越小，对沉淀区固液别离的效果影响越小。所以重叠量的大小是决定气液别离效果好坏的关键所在，重叠量一般为10～20cm。根据以上计算，上下三角形集气罩在反响器的位置已经确定。对已确定的三相别离器的构造进展气，液别离条件的校核。如图6-8所示，当混合液上升至A点后，气泡随液体以速度v1沿斜面上升，同时，气泡受浮力的作用有垂直上升的速度vg,所以气泡将沿着v1和vg合成速度v合的方向运动。要使气泡不随回流缝液体流向沉淀区，vg+v1的合成速度〔v合〕必须大于回流缝中液体流速v回流〔30m/h〕。图6-9是气泡在下挡板边缘流态示意图。气泡上升流速v1的大小与其直径.大小.水温液体和气体的密度.液体的粘滞系数等因素有关。当气泡直径很小〔d<0.1mm〕时围绕气泡的水流呈层流状态，Re<1,这时气泡上升速度用Stokes公式计算：式中－－气泡直径，cm取0.01cm；－－液体密度，g/cm3，取1.02g/cm3；－－沼气密度，g/cm3，取1.2×10-3g/cm3－－废水动力粘滞系数，g/(cm·s)[废水的一般比净水大，这里取2×10-2g/(cm·s)]－－碰撞系数，取0.95－－重力加速度，cm/s2(取981cm/s2)所以，则合速度的计算量为：可见合速度大于回流缝的回流速度，保证气相不进入沉淀区。反响器顶部气液别离器的设计IC顶部气液别离器的目的是别离气和固液由于采用切线流状态，上局部离器中气和固液别离较容易，这里设计直径为3m的气液别离器，筒体高2m，下锥底角度65°，上顶高500mm。IC反响器进水配水系统的设计设计说明布水区位于反响器的下端，其根本功能：一是将待处理的废水均匀地分布在反响区的横断面上，因为生产装置的横断面往往很大，均匀布水的难度高，需设置复杂的进水分布系统；二是水力搅拌，因为进入水流的动能会使进水孔口周围产生纵向环流，有助于废水中污染物与颗粒污泥的接触，从而提高反响速率，同时也有利于颗粒污泥上粘附的微小气泡脱离，防止其上浮。为实现这两个功能，设计时应满足以下原则。1.确保各单位面积的进水量根本一样，以防短路或外表符合不均匀等现象的发生。实践证明，只有当负荷过低或配水系统不合理时会发生沟流。2.尽可能满足水力搅拌需要，促使水中污染物与污泥迅速混合。3.易于观察到进水管的堵塞，一旦发生堵塞，便于疏通。4.IC反响器进水管上设置调节阀和流量计，以均衡流量。布水方式采用切线进水的布水方式，布水器具有开闭功能，即泵循环时开口出水，停顿运行时自动封闭。本工程拟每2～5m2设置一布水点，出口水流速度2～5m/s。拟设24个布水点，每个负荷面积为Si＝＝2.65m2。配水系统形式本工程采用无堵塞式进水分配系统〔见附图6-10〕。为了配水均匀一般采用对称布置，各支管出水口向着池底，出水口池底约20cm，位于效劳面积的中心点。管口对准池底反射锥体，使射流向四周均匀散布于池底，出水口支管直径约20mm，每个出水口的效劳面积为2～4m2。此种配水系统的特点是比拟简单，只要施工安装正确，配水可根本到达均匀分布的要求。单点配水面积Si＝2.65m2时，配水半径r＝0.92m。取进水总管中流速为1.6m/s，则进水总管管径为：D＝＝2×＝0.166m＝166mm配水口8个，配水口出水流速选为2.5m/s，则配水管管径d＝＝＝47mm出水系统设计出水系统的设计在IC反响器的设计中占有重要地位，因为出水是否均匀也将影响沉淀效果和出水水质。为保持出水均匀，沉淀区的出水系统通常采用出水渠。一般每个单元三相别离器沉淀区设一条出水渠，而出水渠每个一定距离设三角出水堰。一般出水渠前设挡板以防止漂浮物随出水带出，如果沉淀区水面漂浮物很少，有时也可不设挡板。出水渠宽取0.3m，工程设计4条出水渠。设出水渠渠口附近流速为0.2m/s，则出水渠水深＝＝＝0.145m设计出水渠渠高位0.2m,这样根本可保持出水均匀，出水渠出水直接进入A/O反响池进一步处理。排泥系统设计设计说明由于厌氧消化过程微生物的不断增长和反响器悬浮固体的积累，反响器的污泥量会不断增加。为维持IC反响器的污泥量近于恒定，运行中产生的剩余污泥必须定期排出反响器。一般认为UASB反响器排出剩余污泥的位置上反响器的1/2高度处，但大局部设计者推荐把排泥设备安装在反响器底部，也有人在三相反响器下0.5m处设排泥管以排出污泥床上面局部的剩余絮体污泥，而不会把颗粒污泥带走。IC反响器排泥系统必须同时考虑上.中.下不同位置设置排泥设备，具体布置还应考虑生产运行的具体情况。因为大型IC反响器一般不设污泥斗，而池底面积较大，考虑排泥均匀的需要必须进展多点排泥。据相关资料介绍建议每10m2设一排泥点。为简化设计，在离两级三相别离器下三角以下0.5m处设一排泥口，在反响器设防空管，口径均为100mm。此外，在池壁全高上设置假设干〔4～6〕个取样管，取反响器的污泥样，以随时掌握污泥在高度方向的浓度分布情况。并可据此计算出反响器的储泥总量以确定是否需要排泥。IC反响器产泥量的计算根据经历数据，一般情况下每去除1kgCOD,可产生0.05～0.1kgVSS。这里取*=0.05KgVSS/KgCOD进展计算。设计流量3000m3/d,进水COD12000mg/L,出水为1800mg/L,则每天去除的COD量为：3000×〔12000-1800〕×10-3=30600(kg),则IC反响器的产泥量为30600×0.05=1530〔KgVSS/d〕,根据VSS/SS=0.8，则SS的产量为1530/0.8=1912.5(kg/d〕。IC反响器中第一反响室膨胀床污泥浓度较高，可达50～100gSS/L甚至更高，第二反响室污泥为20gSS/L,则IC反响器中污泥总量为：G＝100V1＋20V2＝100×700＋20×510＝80200〔kgSS〕因此，IC反响器的污泥龄为80200/1912.5＝42d沼气的收集.储存和利用产气量计算本工程根据去除的COD量计算实际产气量。式中V－－每降解1KgCOD产生的甲烷产量，取0.4m3CH4/KgCODQ－－废水流量，m3/dC0,Ce－－进出水COD浓度，mg/L。则本工程中的CH4产量为：=9172.8(m3/d)由于沼气中除含CH4外，还有CO2.H2S等其他微量气体。这里取沼气中的CH4含量p=70%,则沼气产量V=9172.8/0.7=13104m3/d水封的设计水封是IC装置外环境的屏障，一般设于反响器和沼气柜之间，起调整和稳定压力作用。水封设计的关键参数是其高度，计算公式为；H=H1-H2=〔h1-h2〕-H2式中H－－水封有效高度，m；H1－－水封后面的阻力，m；h1－－气室顶部到出水水面的高度，m；h2－－气室高度，m。气室高度〔h2〕的选择应保证气室出气管在反响器运行中不被淹没，能通常的将沼气排出池体，防止浮渣堵塞。气室水面常有浮渣层，在选择h2时应留有浮渣层的高度，此外气室还需设浮渣排放口，以便及时清理浮渣。综上所述，h2取1.00m,h1=0.50m,H2=0.40m。所以，H=1.00+0.50-0.40=1.10m。水封罐的高度取为1.5m，直径为1.0m,进气管DN200一根，出气管DN200一根，进水管DN50一根，并设液位计。储气柜的设计沼气的产量和用量都不是恒定的，沼气柜常采用前者。它是一种单级或多级湿式贮气柜。贮气柜直径与高之比一般为1.5：1，浮动罩下的水室在有冰冻的地区应考虑防冻措施。本设计采用单击湿式贮气柜。贮气柜的设计计算贮气柜的容积V=13104÷24×3=1638(m3/d〕。取D/H=1.5：1。而式中D－－贮气柜钟罩直径，mH－－贮气柜高度，mV－－贮气柜体积,m3所以H=10，D=15m。贮气柜中的压力为600mmH2O，由于沼气中含有少量H2S，对设备有腐蚀作用，贮气柜涂以一层防腐材料。另外，为了减少太阳照射气体受热引起的容积增加，贮气柜外侧涂反射性色彩，如银灰色涂料。气柜其他部件的设计a,考虑到刚开场近气时，使气柜不压到管底，在水池底部安装6个钢筋混凝土支撑，长600mm,宽400mm.b.为了使气柜能上下沉浮，设计中安装6个导轮。c.为维持气柜恒定压力及平安起见，在钟罩的封头上安装一根放空管。d.进出气管比自动放空管高400mme.钟罩外设置人梯，钟罩上开一人孔。(4)加热与保温厌氧生物处理与温度密切相关，因此应常将厌氧反响器加热和保温。废水加热时所需的热量式中QH－－加热废水至操作温度时的热量，kJ/h；－－废水相对密度，按1计；－－废水比热容，kJ/(kg·K)；－－反响器的温度，℃；－－废水加热前的温度，℃；－－废水的流量，m3/h；－－热效率，可取=0.85。本工程设计中，柠檬酸废水的温度〔约36℃〕与反响器的温度〔35～37℃〕相当，所以可不设加热装置以节省费用。反响器保温所需热量计算式中QD－－反响器保温所需热量,kJ/hA－－反响器外外表积，m2K－－总传热系数，W/〔m2·K〕ta－－反响器周围环境温度，℃K值可按下式计算：式中－－反响器壁的对流传热系数，W/(m2·K)－－反响器外壁的对流传热系数，W/(m2·K)，－－反响器壁和保温层的厚度，m，－－反响器壁与保温材料的热导率见表6-7，W/(m·K)。≈0.85，≈2000～4000W/(m2·K)，=20W/(m2·K)。加热和保温所需的总热量：Q=QH+QD本工程设计中，Q=QD。反响器壁为钢构造，保温层采用软木；反响器壁厚200mm,保温层厚150mm,则K=0.30反响器外外表积A=DH=3.14×9×23=649.98m2。反响器温度取36℃，反响器周围温度按15℃计时，反响器保温所需的热量沼气发电每立方米沼气发电2kW·h,沼气用于发电，电量为：W=9172.8m3/d×2kW·h/m3=18345.6(kW·h/d)选用两台1000kW发电机，一备一用。产生的电可以满足废水处理设施用电和局部厂区其他部门用电，每年有一百多万元盈余，变废为宝。IC反响器其他设计考虑在处理蛋白质或脂肪含量较高的工业废水时，这些化合物会使沉淀区和集气罩的液面形成一层很厚的浮渣层。当浮渣层厚度太大时会阻碍沼气的顺利释放，或堵塞集气室的排气管，导致局部沼气从沉淀区逸出，严重干扰了固液别离的效果。为了去除沉淀区液面和气室液面形成的浮渣层，必须设置专门的去除设备或预防措施。在沉淀区液面形成的浮渣层可采用撇渣机或刮泥机去除，而在气室形成的浮渣去除较为困难，可用定期进展循环水或沼气反冲洗等方法减少或去除浮渣，必须设置冲洗管和循环水泵〔或气泵〕。IC反响器各局部应采取相应的防腐措施，尤其是采用钢板制造三相别离器时，必须严加防腐。由于H2S在空气中氧化成H2SO4。溶解性CO2都会产生腐蚀，所以应对反响器上部的混凝土和钢构造采取防腐措施。本工程处理的柠檬酸废水由于硫酸盐含量很高，更应加强防腐IC厌氧反响技术?后记?1

引言

废水厌氧生物技术由于其巨大的处理能力和潜在的应用前景，一直是水处理技术研究的热点。从传统的厌氧接触工艺开展到现今广泛流行的UASB工艺，废水厌氧处理技术已日趋成熟。随着生产开展与资源、能耗、占地等因素间矛盾的进一步突出，现有的厌氧工艺又面临着严峻的挑战，尤其是如何处理生产开展带来的大量高浓度有机废水，使得研发技术经济更优化的厌氧工艺非常必要[1]。循环厌氧处理技术〔以下简称IC厌氧技术〕就是在这一背景下产生的高效处理技术，它是20世纪80年代中期由荷兰PAQUES公司研发成功，并推入国际废水处理工程市场，目前已成功应用于土豆加工、啤酒、食品和柠檬酸等废水处理中。实践证明，该技术去除有机物的能力远远超过普通厌氧处理技术〔如UASB〕，而且IC反响器容积小、投资少、占地省、运行稳定，是一种值得推广的高效厌氧处理技术。2

现有厌氧处理技术的局限性

厌氧处理是废水生物处理技术的一种方法，要提高厌氧处理速率和效率，除了要提供应微生物一个良好的生长环境外，保持反响器高的污泥浓度和良好的传质效果也是2个关键性举措。

以厌氧接触工艺为代表的第1代厌氧反响器，污泥停留时间〔SRT〕和水力停留时间〔HRT〕大体一样，反响器污泥浓度较低，处理效果差。为了到达较好的处理效果，废水在反响器通常要停留几天到几十天之久。

以UASB工艺为代表的第2代厌氧反响器，依靠颗粒污泥的形成和三相别离器的作用，使污泥在反响器中滞留，实现了SRT>HRT，从而提高了反响器污泥浓度，但是反响器的传质过程并不理想。要改善传质效果，最有效的方法就是提高外表水力负荷和外表产气负荷。然而高负荷产生的剧烈搅动又会使反响器污泥处于完全膨胀状态，使原本SRT>HRT向SRT=HRT方向转变，污泥过量流失，处理效果变差。3

IC反响器工作原理及技术优点3.1IC反响器工作原理

IC反响器根本构造如图1所示，它相似由2层UASB反响器串联而成。按功能划分，反响器由下而上共分为5个区：混合区、第1厌氧区、第2厌氧区、沉淀区和气液别离区。

混合区：反响器底部进水、颗粒污泥和气液别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，大局部有机物转化为沼气。混合液上升流和沼气的剧烈扰动使该反响区污泥呈膨胀和流化状态，加强了泥水外表接触，污泥由此而保持着高的活性。随着沼气产量的增多，一局部泥水混合物被沼气提升至顶部的气液别离区。

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

第2厌氧区：经第1厌氧区处理后的废水，除一局部被沼气提升外，其余的都通过三相别离器进入第2厌氧区。该区污泥浓度较低，且废水局部有机物已在第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别离区，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展固液别离，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反响器工作原理中可见，反响器通过2层三相别离器来实现SRT>HRT，获得高污泥浓度；通过大量沼气和循环的剧烈扰动，使泥水充分接触，获得良好的传质效果。3.2

IC工艺技术优点

IC反响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响器更具有优势。

〔1〕容积负荷高：IC反响器污泥浓度高，微生物量大，且存在循环，传质效果好，进水有机负荷可超过普通厌氧反响器的3倍以上。

〔2〕节省投资和占地面积：IC反响器容积负荷率高出普通UASB反响器3倍左右，其体积相当于普通反响器的1/4～1/3左右，大大降低了反响器的基建投资。而且IC反响器高径比很大〔一般为4～8〕，所以占地面积特别省，非常适合用地紧的工矿企业。

〔3〕抗冲击负荷能力强：处理低浓度废水〔COD=2000～3000mg/L〕时，反响器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，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反响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反响器厌氧消化可在常温条件〔20～25℃〕下进展，这样减少了消化保温的困难，节省了能量。

〔5〕具有缓冲pH的能力：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起缓冲作用，使反响器pH保持最正确状态，同时还可减少进水的投碱量。

〔6〕部自动循环，不必外加动力：普通厌氧反响器的回流是通过外部加压实现的，而IC反响器以自身产生的沼气作为提升的动力来实现混合液循环，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Ks高产生的不利影响。VanLier在1994年证明，反响器分级会降低出水VFA浓度，延长生物停留时间，使反响进展稳定。

〔8〕启动周期短：IC反响器污泥活性高，生物增殖快，为反响器快速启动提供有利条件。IC反响器启动周期一般为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：反响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。4

IC处理技术应用现状及开展前景

IC处理技术从问世以来已成功应用于土豆加工、菊苣加工、啤酒、柠檬酸和造纸等废水处理中。1985年荷兰首次应用IC反响器处理土豆加工废水，容积负荷〔以COD计〕高达35～50kg/(m3·d)，停留时间4～6h；而处理同类废水的UASB反响器容积负荷仅有10～15kg/(m3·d)，停留时间长达十几到几十个小时。

在啤酒废水处理工艺中，IC技术应用得较多，目前我国已有3家啤酒厂引进了此工艺。从运行结果看，IC工艺容积负荷〔以COD计〕可达15～30kg/(m3·d)，停留时间2～4.2h，COD去除率ηCOD>75％；而UASB反响器容积负荷仅有4～7kg/(m3·d)，停留时间近10h。

对于处理高浓度和高盐度的有机废水，IC反响器也有成功的经历。位于荷兰Roosendaal的一家菊苣加工厂的废水，COD约7900mg/L，SO42－为250mg/L，Cl－为4200mg/L。采用22m高、1100m3容积的IC反响器，容积负荷〔以COD计〕达31kg/(m3·d)，ηCOD>80％，平均停留时间仅6.1h。

我国罗氏中亚柠檬的IC厌氧处理系统自1998年12月运行以来一直都很稳定，进水COD一般在8000mg/L以上，pH5.0左右，容积负荷〔以COD计〕可达30kg/(m3·d)，出水COD根本在2000mg/L以下，且每千克COD产沼气0.42m3[10]。1996年IC反响器首次应用于纸浆造纸行业，并迅速获得客户欢送，至今全世界造纸行业已建造IC反响器23个。

表1列出了IC反响器和UASB反响器处理典型废水的对照结果，从表中数据可以看出，IC反响器在很大程度上解决了UASB的缺乏，大大提高了反响器单位容积的处理容量。表1

IC反响器与UASB反响器处理一样废水的比照结果[1]比照指标反响器类型ICUASB啤酒废水土豆加工废水啤酒废水土豆加工废水反响器体积〔m3〕6×16210014002×1700反响器高度〔m〕20156.45.5水力停留时间〔h〕2.14.0630容积负荷kg/(m3·d)24486.810进水COD〔mg/L〕20006000～8000170012000ηCOD〔％〕80858095

随着生产的开展，经济高效、节能省地的厌氧反响器越来越受到水处理工作者的青睐。IC反响器的一系列技术优点及其工程成功实践，是现代厌氧反响器的一个突破，值得进一步研究开发。而且由于反响器容积小，生产、运输、安装和维修都十分方便，产业化前景也很乐观。5

IC反响器存在的几个问题

COD容积负荷大幅度提高，使IC反响器具备很高的处理容量，同时也带来了不少新的问题：

〔1〕从构造上看，IC反响器部构造比普通厌氧反响器复杂，设计施工要求高。反响器高径比大，一方面增加了进水泵的动力消耗，提高了运行费用；另一方面加快了水流上升速度，使出水中细微颗粒物比UASB多，加重了后续处理的负担。另外循环中泥水混合液的上升还易产生堵塞现象，使循环瘫痪，处理效果变差。

〔2〕发酵细菌通过胞外酶作用将不溶性有机物水解成可溶性有机物，再将可溶性的大分子有机物转化成脂肪酸和醇类等，该类细菌水解过程相当缓慢[13]。IC反响器较短的水力停留时间势必影响不溶性有机物的去除效果。

〔3〕在厌氧反响中，有机负荷、产气量和处理程度三者之间存在着密切的联系和平衡关系。一般较高的有机负荷可获得较大的产气量，但处理程度会降低[13]。因此，IC反响器的总体去除效率相比UASB反响器来讲要低些。

〔4〕缺乏在IC反响器水力条件下培养活性和沉降性能良好的颗粒污泥关键技术。目前国引进的IC反响器均采用荷兰进口的颗粒污泥接种[2]，增加了工程造价。

上述问题有待在对IC厌氧处理技术部规律进展更深入探讨的根底上，结合工程实践加以克制，使这一新技术更加完善。厌氧颗粒污泥的培养考前须知首先要有接种污泥，如果是已经颗粒污泥，只需培养驯化一下就可以了；如果采用活性污泥的话就比拟麻烦。必须注意以下几点：1营养元素和微量元素在当废水中N、P等营养元素缺乏时，不易于形成颗粒，对于已经形成的颗粒污泥会发生细胞自溶，导致颗粒破碎，因此要适当加以补充。N源缺乏时，可添加氮肥、含氮量高的粪便、氨基酸渣及剩余活性污泥等；P源缺乏时，可适当投加磷肥。铁、镍、钴和锰等微量元素是产甲烷辅酶重要的组成局部，适量补充可以增加所有种群单位质量微生物中活细胞的浓度以及它们的酶活性。2选择压通常将水力负荷率和产气负荷率两者作用的总和称为系统的选择压。选择压对污泥床产生沿水流方向的搅拌作用和水力筛选作用，是UASB等一系列无载体厌氧反响器形成颗粒污泥的必要条件。高选择压条件下，水力筛选作用能将微小的颗粒污泥与絮体污泥分开，污泥床底聚集比拟大的颗粒污泥，而比重较小的絮体污泥则进入悬浮层区，或被淘汰出反响器。定向搅拌作用产生的剪切力使颗粒产生不规则的旋转运动，有利于丝状微生物的相互缠绕，为颗粒的形成创造一个外部条件。低选择压条件下，主要是分散微生物的生长，这将产生膨胀型污泥。当这些微生物不附着在固体支撑颗粒上生长时，形成沉降性能很差的松散丝状缠绕构造。液体上升流速在2.5～3.0m/d之间，最有利于UASB反响器污泥的颗粒化。3有机负荷率和污泥负荷率可降解的有机物为微生物提供充足的碳源和能源，是微生物增长的物质根底。在微生物关键性的形成阶段，应尽量防止进水的有机负荷率剧烈变化。实验研究说明，由絮状污泥作为种泥的初次启动时，有机负荷率在0.2～0.4kgCOD/(kgVSS;d)和污泥负荷率在0.1～0.25kgCOD/(kgVSS;d)时，有利于颗粒污泥的形成。4碱度碱度对污泥颗粒化的影响表现在两方面：一是对颗粒化进程的影响；二是对颗粒污泥活性的影响。后者主要表现在通过调节pH值(即通过碱度的缓冲作用使pH值变化较小)使得产甲烷菌呈不同的生长活性，前者主要表现在对污泥颗粒分布及颗粒化速度的影响。在一定的碱度围，进水碱度高的反响器污泥颗粒化速度快，但颗粒污泥的产甲烷活性低；进水碱度低的反响器其污泥颗粒化速度慢，但颗粒污泥的产甲烷活性高。因此，在污泥颗粒化过程中进水碱度可以适当偏高(这主要是因为此时产甲烷菌会受到严重抑制)以加速污泥的颗粒化，使反响器快速启动；而在颗粒化过程根本完毕时，进水碱度应适当偏低以提高颗粒污泥的产甲烷活性。5接种污泥颗粒污泥形成的快慢很大程度上决定于接种污泥的数量和性质[1]。根据Lettinga的经历，中温型UASB反响器的污泥接种量需稠密型污泥12～15kgVSS/m3或稀薄型污泥6kgVSS/m。高温型UASB反响器最正确接种量在6～15kgVSS/m3。过低的接种污泥量会造成初始的污泥负荷过高，污泥量的迅速增长会使反响器各种群数量不平衡，降低运行的稳定性，一旦控制不当便会造成反响器的酸化。较多的接种菌液可大大缩短启动所需的时间，但过多的接种污泥量没有必要。一般说来，用处理同样性质废水的厌氧反响器污泥