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新余市IC厭氧反應(yīng)器
IC厭氧反應(yīng)器即內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器，相似由2層UASB反應(yīng)器串聯(lián)而成，用于機(jī)高濃度廢水，如，玉米淀粉廢水、檸檬酸廢水、啤酒廢水、土豆加工廢水、酒精廢水。IC厭氧反應(yīng)器當(dāng)前在造紙行業(yè)較多的是用各類廢紙作原料的造紙企業(yè)，處理的包括實(shí)現(xiàn)一般的，通過治理后的，從而達(dá)到節(jié)水和治污的雙重。
以生活污水為例，一般來說影響廢水厭氧反應(yīng)速率的因素很多，包括反應(yīng)溫度、廢水的毒性、原水基質(zhì)濃度、原水的PH值、傳質(zhì)效率、營養(yǎng)物質(zhì)的平衡、微量元素的催化等等。對于生活污水來說，影響比較大的因素反應(yīng)溫度、原水的基質(zhì)濃度、傳質(zhì)效率以及微量元素的催化。因?yàn)樯钗鬯臓I養(yǎng)比和PH值被*為非常適合生物的生長的。在前面的敘述中，已經(jīng)提及了厭氧反應(yīng)的前三個(gè)階段對于生活污水來說，很快就可以完成，尤其水解階段，不存在傳質(zhì)的限制，同時(shí)通常長距離的管網(wǎng)也給水解提供了足夠的時(shí)間。
具體思想如下：
1、假定條件：
a、厭氧處理該污水過程中主要受溫度、傳質(zhì)速率、基質(zhì)濃度以及微量元素的影響；b、微量元素可以通過外界條件的干預(yù)給予補(bǔ)充；c、反應(yīng)器為一體化反應(yīng)器；d、產(chǎn)甲烷單元反應(yīng)也近似遵循莫諾方程。
2、模型總體方程
Kst－溫度響應(yīng)半反應(yīng)速率常數(shù) mg/l
Ksv－傳質(zhì)速率半反應(yīng)速率常數(shù) mg/l
K－修正系數(shù)
在上式中，Kst針對不同的廢水是可以確定的，Ksv對不同的反應(yīng)器差別比較大，我們可以通過外界干預(yù)給以降低到一固定值偏差不大的范圍內(nèi)，比如通過強(qiáng)制攪拌或是提高反應(yīng)器的高徑比，出水回流都是比較好的解決辦法。
通過眾多的工程實(shí)例以及文獻(xiàn)報(bào)道，初步確定Kst在15攝氏度時(shí)針對生活污水值為3200mg/l左右。Ksv在攪拌足夠的情況下15攝氏度時(shí)針對生活污水值為532mg/l。K值在重慶地區(qū)可以取0.85，μmax按照碳水化合物可取5KgCOD/KgMLSS.d，這樣針對進(jìn)水濃度為300mg/l的生活污水大反應(yīng)速率為：
μ1=5KgCOD/KgMLSS.d×（300/（3200+300））×（300/（532+300））×0.85
=0.132 KgCOD/KgMLSS.d
在一體式反應(yīng)器中由于出水濃度很低，導(dǎo)致總體反應(yīng)速率降低，但對于幾種厭氧反應(yīng)器（包括UASB、EGSB、IC內(nèi)循環(huán)反應(yīng)器、流化床、上流式厭氧生物濾池）可以假設(shè)其為推流式厭氧反應(yīng)器，濃度隨反應(yīng)器高度的增加均勻的減少，即反應(yīng)器中的濃度分布與高度成反比。這樣我們可以通過設(shè)定的出水濃度計(jì)算一個(gè)反應(yīng)器低反應(yīng)速率，后取平均值就得到整個(gè)反應(yīng)器的平均反應(yīng)速率。
同樣根據(jù)前面的莫諾模型，得出出水COD=80mg/l的厭氧反應(yīng)速率：
μ2=5KgCOD/KgMLSS.d×（80/（3200+80））×（80/（532+80））×0.85
=0.014 KgCOD/KgMLSS.d
所以反應(yīng)器的平均反應(yīng)速率為
μ=（μ1+μ2）/2=0.073 KgCOD/KgMLSS.d
如果我們能夠在反應(yīng)器內(nèi)保持穩(wěn)定的污泥濃度為20KgMLSS/m3，則整個(gè)反應(yīng)器的容積反應(yīng)速率為FV=0.073 KgCOD/KgMLSS.d×20KgMLSS/m3
=1.46 KgCOD/m3.d
在實(shí)際反應(yīng)器的設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮污泥、氣體、液體分離的容積，反應(yīng)部分容積只占整個(gè)反應(yīng)器容積的40%，這樣實(shí)際整個(gè)反應(yīng)器設(shè)計(jì)平均負(fù)荷變?yōu)椋?/span>
FV‘=1.46 KgCOD/m3.d×0.4=0.99 KgCOD/m3.d
核算停留時(shí)間為：HRT=7.5h
中試與工程應(yīng)注意的問題
通過上述實(shí)驗(yàn)室里理論的研究和推斷，采用厭氧反應(yīng)器處理城市污水完是可行的。在中試和工程設(shè)計(jì)中，我們應(yīng)該從上述分析角度出發(fā)，完善厭氧系統(tǒng)，以下措施是必要的：
1、在反應(yīng)器的形式上考慮推流式的活塞反應(yīng)器；
2、為了減少低濃度時(shí)，基質(zhì)傳質(zhì)速率（包括液相中的機(jī)物向菌膠團(tuán)或顆粒污泥傳質(zhì)以及細(xì)胞壁外向細(xì)胞壁內(nèi)傳質(zhì)）對整個(gè)反應(yīng)速率的影響，在反應(yīng)器底部投加一定數(shù)量的活性炭作為載體是非常必要的，但考慮到沼氣和布水的影響，投加數(shù)量不宜過多，初步考慮為40g/L顆粒狀活性炭；
3、建議在反應(yīng)器的上部設(shè)置氣、水、固三相分離系統(tǒng)；
4、設(shè)置一套完善的出水回流系統(tǒng)，并可以調(diào)節(jié)回流量，用儀表顯示并控制；
5、出水設(shè)置MLSS濃度計(jì)加以監(jiān)測，隨時(shí)了解反應(yīng)器的污泥情況；
6、在反應(yīng)器的底部、中部、部設(shè)置堿度監(jiān)測系統(tǒng)，隨時(shí)監(jiān)測反應(yīng)器內(nèi)的生物反應(yīng)條件；
7、設(shè)置一套啟動用的營養(yǎng)物質(zhì)和微量元素添加系統(tǒng)是十分必要的；
8、設(shè)置溫度傳感器，了解原水水溫的變化對反應(yīng)器的沖擊影響；
9、進(jìn)水設(shè)置流量傳感器和機(jī)物在線監(jiān)測儀器，并通過程序加以顯示到*控制室中，隨時(shí)計(jì)算進(jìn)水污泥負(fù)荷以及上升流速；
10、必要的預(yù)處理措施，比如除渣處理措施；
11、在北方的廢水處理系統(tǒng)，反應(yīng)器建議修建在室內(nèi)或采取嚴(yán)密的保溫措施；
12、其他必要的輔助系統(tǒng)，如消除泥水界面泥渣層的噴淋系統(tǒng)。
同樣，一套設(shè)計(jì)好的系統(tǒng)，沒按照反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行的啟動，是不能稱之為成功的系統(tǒng)的，根據(jù)一些工程實(shí)踐以及內(nèi)外一些報(bào)道，筆者對厭氧處理低濃度廢水時(shí)啟動提出一些參考性建議（針對生活污水）：
1、啟動時(shí)，先投加載體，在投加污泥，污泥的數(shù)量按照25KgMLVSS/m3池容計(jì)算，投加時(shí)的污泥必須通過篩網(wǎng)進(jìn)行粗渣的清除（這一特點(diǎn)非常重要）；
2、由于原水具比較好的生化性，進(jìn)水不需要馴化，但*次進(jìn)水進(jìn)滿池體后，停止進(jìn)水，通過臨時(shí)配備的水下攪拌機(jī)進(jìn)行池底強(qiáng)制攪拌，連續(xù)8個(gè)小時(shí)攪拌以上，停止攪拌靜止8個(gè)小時(shí)，通過排泥管排除池體高2米以上的污泥，再攪拌8個(gè)小時(shí)，這8個(gè)小時(shí)同時(shí)按照比例投加氮肥和磷肥，投加微量金屬元素，池內(nèi)液相中的COD；
3、24個(gè)小時(shí)后，開始按設(shè)計(jì)負(fù)荷進(jìn)水并采取一定的出水回流，回流比根據(jù)反應(yīng)器的高度調(diào)整；（注意，出水帶出來的污泥不要回流）
4、24個(gè)小時(shí)后，減少回流比，出水不帶泥，如果出水繼續(xù)帶你就停止回流，并進(jìn)行污泥回流，同時(shí)投加營養(yǎng)物質(zhì)；
5、連續(xù)這樣運(yùn)行一個(gè)星期，隨時(shí)監(jiān)測各項(xiàng)出水指，以便正確反應(yīng)反應(yīng)器內(nèi)生物的反應(yīng)狀態(tài)
結(jié)論
通過對厭氧微生物處理污水的機(jī)理研究得出，厭氧在常溫狀態(tài)下處理城市污水是可能的，我們在實(shí)際中由于種種非生物本身反應(yīng)的原因而錯(cuò)過了利用厭氧處理城市污水的機(jī)會，并且在外已經(jīng)了成功的厭氧處理城市污水的情況，出水COD<40mg/l。完*滿足機(jī)物排放，如果加上簡短脫硝曝氣工藝（在去除了BOD后，只需要1.5H的時(shí)間就可以進(jìn)行NH3-N到NO-N的轉(zhuǎn)化），就是一個(gè)非常適合中情的低濃度廢水處理工藝，但在設(shè)計(jì)中，應(yīng)詳細(xì)認(rèn)真的作出設(shè)計(jì)前的調(diào)查和設(shè)計(jì)后的啟動工作。
新余市IC厭氧反應(yīng)器
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