内循环（IC）厌氧反应器在几种高浓度废水中的工程应用及发展.doc

内循环（IC）厌氧反应器在几种高浓度废水中的工程应用及发展第32卷第12期2007年12月环境科学与管理EN,t0NM匮NTALSCmNCEA=mIM_ANAGEM匮NTV0L32N12Dec.2oo7文章编号:16731212(2007)12012004内循环(IC)厌氧反应器在几种高浓度废水中的工程应用及发展裴红洋,蒋京东,刘峰,马三剑(苏州科技学院环保应用技术研究所,江苏苏州215011)摘要:内循环(IC)厌氧反应器是在上流式厌氧污泥床(UASB)的基础上研制开发而成的第三代高效厌氧反应器,具有负荷高,效率高,能耗低,占地少,投资省和运行稳定等优点.随着对该反应器技术研究的不断深入和完善,它在工程上也得到了越来越广泛的推广和应用.文章对Ic厌氧反应器在不同种类废水处理工程中的应用实例进行了分析研究,并介绍了由国内环保单位自行开发的多级内循环(MIC)厌氧反应器技术在工程中的应用情况.关键词:内循环(IC)厌氧反应器;三相分离;多级内循环(MIC);颗粒污泥;工程实例中图分类号:X703,3文献标识码:AApplicationandDevelopmentoftheInternalCirculation(IC)AnaerobicReactorinHiConcentrationWastewaterProjectPeiHongyang,JiangJingdong,LiuFeng,MaSanjian(EnvironmentalProtectionApplicationTechnologyInstituteofScienceandTechnologyUniversityofSuzhou,Suzhou215011,China)Abstract:ICAnaerobicReactoriSthe3thefficientanaerobicreactorbasedonthebasicoftheupflowanaerobicsludgeblanket(UASB).Itowesmanyadvantages,suchashighloading,highefficiency,lowpower.Moreover,itisoccupyingsmalleracreage,cuttingdowninvestmentandhavingstablerunning.WithstudyingofICStechnologydeeplyandperfectly,itwillbecomepopularandbeappliedtomanyprojectsfortreatingwastewater.ThisarticleanalyzestheICreactorsapplicationinmanyareasofwastewatertreatment,andintroducestheprojectsapplicationofMICwhichisdevelopedbynationalenvironmentalunit.Keywords:InternalCirculation(IC)anaerobicreactor;threephaseseseparator;muhyInternalCirculation;granularsludge;projectease刖舌内循环(IC)厌氧反应器是由荷兰PAQUES公司于2O世纪8O年代后期,在对上流式厌氧污泥床(UASB)的应用现状及其优缺点进行深入分析的基础上,研究开发成功的第三代高效厌氧反应器.与前两代厌氧反应器相比,IC厌氧反应器主要有以下两个特点:一是在反应器塔体内实现了无需外加动力的内循环,从而使污泥和废水得以充分混合,加强了传质效果,提高了生化反应速率;二是改变了三相分离在塔体内完成的格局,而是在塔体外的分离包收稿日期:20070703作者简介:裴红洋(1982一),男,江苏盐城人,苏州科技学院2005级环境工程专业在读硕士研究生,主要从事水污染控制工程的研究工作.?120?内实现了三相分离,从而增加了反应器的有效容积.随着对该反应器技术研究的不断深入,和其众多优势被人们认识并接受,它在废水处理工程中的应用得到了很大程度的推广和普及.国内环保科研单位苏州环保应用技术研究所,采用IC的技术原理,在克服IC应用中可能存在的问题基础上,自行开发了多级内循环(MIC)厌氧反应器,并已成功应用于诸多工程实践中.1内循环(IC)反应器在废水处理工程工程的应用据荷兰Paques公司提供的资料报道,1989年在荷兰的DenBdsch建造了第一座IC反应器,容积达970m,高22m,处理啤酒废水,进水容积负荷率达2O.4kgCOD/(rn?d).1996年沈阳华润雪花啤酒2.o732年12月12期裴红洋等?内循环(Ic)厌氧反应器在几种高浓度废水中的工程应用及发展VoL32Nnl2Dec.2Oo7有限公司从Paques公司引进中国第一套IC反应器技术处理啤酒废水,反应器高16Ill,有效容积70m,日处理啤酒废水400m,进水容积负荷高达2530kgCOD/(m?d),COD去除率稳定在80%E2.1.1柠檬酸废水处理随着对柠檬酸需求的不断扩大,其产量也不断提高,至2004年全世界生产柠檬酸大约140万吨.中国目前是全球最大的柠檬酸生产国,产量占世界总产量的35%40%.柠檬酸生产过程中排放的生产废水,可简单划分为高浓度废水和低浓度废水,高浓度废水主要为发酵滤液经沉淀提取柠檬酸钙后的浓废糖水,低浓度废水主要包括洗糖水,过滤水等.这些废水的可生化性好,含有丰富的N,P等元素,以及少量的柠檬酸钙及菌体,基本不含抑制微生物生长的物质.1.1.1多级内循环(MIC)厌氧反应器处理柠檬酸废水江苏宜兴协联生化有限公司以玉米为主要原料生产柠檬酸,生产能力为年产11.2万t柠檬酸盐,日排放有机污水1500Ill,COD浓度800012000mg/L.该公司采用一级厌氧(MIC),二级好氧和后续深度处理来处理该柠檬酸废水,处理工艺如下:预处理一一级厌氧(MIC反应器2台,并联运行或一台备用)一二级好氧(曝气沉淀池,氧化沟)一深度处理(过滤)一塘处理,过滤(或塘处理)出水回用于生产,绿化用水及锅炉冲渣.由运行数据分析可知,经初期调试系统运行正常后,MIC反应器有机负6kgCOD/(m?d),有效水力停留时间为约24h,COD去除率达到90%以上,反应器运行稳定.有机负荷由6kgCOD/(m?d)增加到20kgCOD/(m?d)时,COD的去除效率仍在90%以上,水力停留时间减少至不到12h.有机负荷的逐步增加不会很大地影响到COD的去除效率,去除效率随有机负荷的提高稍有下降,但下降的幅度并不大.再经过后续的好氧处理和深度处理使处理达标并可回用.1.1.2内循环(IC)反应器处理柠檬酸废水某柠檬酸厂有一个直径12m,高15m,总容积1700Ill,有效容积1500Ill的UASB反应器处理柠檬酸废水.投产初期,在颗粒污泥条件下运行,容积有机负荷达到过8kgCOD/(m?d),两年后,处理能力开始下降,有机负荷降到2kgCOD/(m?d)以下,而且厌氧出水水质很差,出水中带有大量的厌氧污泥.为使该厂处理废水能够达标,将原有的UASB厌氧反应系统改造为内循环(IC)反应器.在技改工作完成后,通过对Ic反应器的调试运行,塔体内逐渐长出性能良好的颗粒污泥,随着颗粒污泥的大量出现,厌氧出水水质逐渐转好,出水污泥含量降低,COD去除率始终维持在9o%以上.该反应器在改造前每天进水量仅500t/d,9个月后,进水量达到5200t/d,容积负荷也已升高到24.6kgCOD/(m?d).这表明对旧厌氧反应器进行改造的效果是明显的.1.2酒精废水处理据资料显示,至2005年世界年产酒精达4,950万吨,中国年产酒精达300万吨,55%的生产原料是玉米,生产的酒精270万吨自己消费,30万吨出口Es.生产过程中所产生的高浓度有机废水主要为酒精蒸馏塔的釜底残液,即酒精蒸馏塔所排出的酒精糟液.糟液的排出量一般为l015m/t酒精,其水质特征为(1)温度高,一般在7012以上;(2)所含悬浮物浓度高,一般在3万mg/L以上;(3)有机物(COD)浓度高,一般在4万mg/L5万mg/L;(4)pH低,一般为45.因此是一种高温,高悬浮物的高浓度有机废水J.为不使该废水直接排放造成环境污染,故需对其进行处理.安徽某集团酒精厂一期酒精产量为20万t/年,吨酒精产生废水l0m.其废水处理工程由苏州科技学院环保研究所承接设计,设计水质水量为Q=6000m/d,COD=35000mg/L左右,NH3一N=250mg/L,SS=1500mg/L.处理工艺流程见图1:图l安徽某酒精厂废水处理流程图该废水处理工程的两级厌氧都是采用环保研究HRT为41h,设计有机负荷l8.5kgCOD/(m?d),所的专利设备MIC厌氧反应器,一级和二级厌氧各二级厌氧HRT也为41h,设计有机负荷为2.75kg一3座,单池容积为4000m,高22.8m.一级厌氧COD/(m?d).通过近三个月的调试运行后,一级?12l?2oo372年l2月12期裴红洋等?内循环(Ic)厌氧反应器在几种高浓度废水中的工程应用及发展V01.32N仉l2Dec.2O0r7厌氧的负荷已达到15kgCOD/(m.?d),COD去除率稳定在88%以上.再通过二级厌氧和后续的两级好氧处理,最终出水COD在150mg/L以内,已基本达到排放COD150mg/L的设计目标.1.3啤酒废水处理啤酒废水富含糖类,蛋白质,淀粉,果胶,酸醇类,矿物盐,纤维素及多种维生素,是一种中高等容度的有机废水,可生化性好.废水量与生产规模和管理水平有关,据统计,每生产1t啤酒,需用10m.30m.新鲜水,相应产生10m.20m.废水7.啤酒废水若不经处理直接外排,势必造成环境的污染.大庆晓雪啤酒有限公司随生产规模的不断扩大,用水量和排水量也在不断的增加J.多年来废水中污染物指标COD,SS等严重超标.为使废水能够达标排放,该公司废水采用了厌氧加好氧的处理工艺,工艺流程如下:进水(污水)+粗隔栅+集水井+细隔栅+调节池(初沉池)+酸化池+IC反应器+沼气+集气装置+燃料燃烧(可利用能源)+曝气池(好氧处理)+二沉池+污泥池出水脱水污泥(很好的有机肥料)该废水进水水质为:COD达2000mg/L以上,BOD5达1300mg/L,SS达470mg/L,pH=68.经过厌氧加好氧处理后,再加上FeCI的混凝沉淀处理后,废水出水水质为:COD达150mg/L以下,BOD5达30mg/L,SS达150mg/L以下,COD去除率达到了90%以上,SS去除率达到了70%以上.出水达到了国家规定的二类排放标准.1.4制浆造纸废水处理中国造纸行业制浆过程产生的废水量大,污染物浓度高,对水环境造成极其不利的影响.在造纸污染治理方面,除了调整产业结构,改变原料结构,引进先进的技术和设备以及淘汰落后的小纸厂等抓源头治理外,仍要建立终端废水处理设施,确保最终排出的废水能够达标排放J.2000年,福建南纸股份公司成功的引进了IC厌氧反应器来处理TMP和DIP混合废水,成为中国首家采用IC厌氧生化反应技术处理制浆废水的造纸公司.其3万t/d废水处理高浓度部分流程见图2:图2南纸3万t/d制浆造纸废水处理系统高浓度部分流程IC厌氧反应器高24m,直径11m.经过前面的预处理后进人IC的COD浓度为14002000mg/L,出水COD浓度为8001000mg/L.尽管高浓度废水的有机负荷波动很大,IC塔的COD去除效果一直很稳定,可溶性COD的去除率都在5O60%之间,满足了厌氧去除大部分可溶性有机物,减轻后续好氧负荷的设计目标.1.5其它废水的处理某化工厂采用帕克公司IC厌氧反应器处理PTA废水.废水经过调节池调节水质水量后泵人2台体积各为1680m.的IC厌氧反应器.PTA废水TOC去除率达85%95%.1999年,荷兰的TenCateProtect纺织厂将厌?122?氧一好氧系统第一次大规模的应用到纺织废水处理中.该系统厌氧部分容积为70in.IC厌氧反应器,对COD的去除率为35%55%,对色度的去除率为80%95%.IC厌氧反应器在其它行业的废水处理中也有不少成功的工程实例,如豆制品废水,奶牛场废水,屠宰废水和土豆加工废水等废水处理领域.2前景和展望经过国内外科研人员和工程技术人员的共同努力,发展到今天的内循环(IC)厌氧反应器在技术上已经趋于成熟,在工程应用中也愈来愈广泛.2.1与前两代厌氧反应器相比,IC厌氧反应器高径比大,容积负荷率高,所以它的占地面积更小,很20o372年12月12期裴红洋等?内循环(Ic)厌氧反应器在几种高浓度废水中的工程应用及发展V01.32No,12Dec.200r7适合于用地紧张的工矿企业.2.2IC厌氧反应器的内循环装置无需外加动力,能耗低,并且产生可利用能源,适合基金不太充裕的公司企业.2.3Ic厌氧反应器的内循环装置,对废水的稀释作用使其非常适合于处理含有高浓度,难降解有机物的有毒废水.2.4旧的UASB等厌氧反应器没有很好的布水系统,传质过程不够理想,造成容积负荷低的缺点,可将其改造成布水效果好,容积负荷高的Ic厌氧反应器.基于以上一系列优点,内循环(Ic)厌氧反应器的应用领域将得到进一步的拓展.参考文献:1马三剑,吴建华,刘锋,等.多级内循环(MIC)厌氧反应器的开发应用J.中国沼气,2002,20(4):2427.2胡纪萃.废水厌氧生物处理理论与技术(第一版)M.2003:218219.3郭永福,郭维华,马三剑.木薯柠檬酸废水的厌氧处理工程J.环境工程,2004,22(3):2426.4邵希豪,陈协,吴九九.用旧罐改造成Ic厌氧反应器处理柠檬酸废水J.中国沼气,2004,22(4):3233.5刘英楠.前景广阔的生物酒精N.科学时报,2005114.6张振家.酒精废水处理新技术.中国水污染防治技术装备论文集(第五期)C.北京:中国建筑工业出版社,2o02.7唐受印,戴友芝,等.食品工业废水处理M.北京:化学工业出版社,2001.8李红,初广玲,陈慧琳,等.厌氧加好氧处理啤酒有机废水效果好J.黑龙江环境通报,2004,28(1):8485.9崔延龄.Ic厌氧反应技术应用于制浆废水处理J.国际造纸,2003,22(4):4548.1O陈志强.Ic厌氧反应器在制浆造纸废水处理中的应用J.中国造纸,2004,23(3):3739.11陈志强.采用厌氧一好氧技术处理制浆造纸废水J.中国造纸,2003,22(7):2730.12WDriessen,PYspeert,等.帕克厌氧技术处理化工废水J.聚酯工业,2004,17(5):7073.1