内循环厌氧反应器的运行特性

1、内循环厌氧反应器的运行特性 (1)以实验室规模的内循环厌氧反应器 (IC) 为研究对象，考察了其运行状况和影响 运行的特征参数。试验结果表明：当进水容积负荷为 24.9 37.52kgCOD/(m3·d) 时对 COD的去除率达 83.2%92.8%，其中室的去除率为 60%70%，室的去除率为 20% 30%；进水的上升流速高 (2.65 4.35m/h) 有 利于反应器的稳定运行；在较高的容积负荷 35.0kgCOD/(m3·d) 、进水 pH 值 为 8.5 时反应器具有最大的 COD去除率。关键词： IC 反应器 中温 运行特性内循环厌氧反应器 (Internal

2、Circulation,简称 IC) 是在 UASB反应器基础上开发出的第三代超高效厌氧反应器，其特征是在反应器中装有两级三相分离 器，反应器下半部分可在极高的负荷条件下运行。整个反应器的有机负荷和水 力负荷也较高，并可实现液体内部的无动力循环，从而克服了 UASB反应器在较 高的上升流速度下颗粒污泥易流失的不足 1 3 。笔者在实验室对小型 IC 反应器 (25 L) 进行了系统研究，主考察了反应器在中温条件下的运行特性及其影响因 素，验证了 IC 反应器在 UASB基础上的结构改进对处理效能的促进作用。1 试验装置和方法1.1 试验装置IC 反应器为有机玻璃制成，有效容积为 25L，反应器

3、总高度为 1500mm，沿 柱高设置多个取样孔。将反应器安装在恒温箱内，用 WMZK-01温控仪和热源构 成自动温控系统，将温度控制在 (35±1) 。工艺流程见图 1。试验配水首先进入室被降解，产生的沼气由室的集气罩收集，大量沼 气携带室的泥水混合液沿着提升管上升至反应器顶部的气液分离器，沼气在 此处逸出反应器，而泥水混合液则沿下降管返回到室的底部。室出水自动 进入室继续处理，随后经室的三相分离器排出反应器外。1.2 试验用水采用人工合成的葡萄糖废水，并加入适量微量元素 (见表 1) 。1.3 接种污泥接种污泥采用无锡狮王太湖水啤酒有限公司 UASB反应器中的颗粒污泥，污泥的 TS

4、S为 72.2g/L ，VSS为 56.6g/L 。接种前先将污泥颗粒进行筛洗处理，再 用 COD为 500mg/L 的人工配水连续 (8 10h)进行漂洗和活化。表 1 人工合成葡萄糖废水的组分及含量 组分 含量 组分 含量葡萄糖(mg/L) 2000 CaCl 2(mg/L) 4(NH4) 2CO3(mg/L) 40 MgSO 4(mg/L) 8KH2PO4(mg/L) 40 NaHCO3(mg/L) 660NH4Cl(mg/L) 40 酵母膏(mg/L) 80FeCl3·4H2O(g/L) 80 CoCl 2·6H2O(g/L) 80MnCl2·4H2O(g

5、/L) 20 ZnCl 2( g/L) 2 NiCl2·6H2O(g/L) 2 CuCl 2·2H2O(g/L) 1.2 EDTA(g/L) 40 H 3BO3( g/L) 2 (NH4)6Mo7O24·4H2O(g/L) 3.6 36%HCl( g/L) 0.041.4 分析方法COD：重铬酸钾法； pH值：玻璃电极法； SS和 VSS：称重法2 结果与讨论2.1 运行结果IC 反应器的试验条件和运行结果见表 2。表 2 运行结果试验阶段 第一阶段 第二阶段 第三阶段时间(d) 1 29 3059 6090温度() 35进水 pH 7.5 8.0 7.8 8.9

6、 8.5 8.9进水 COD(mg/L) 1 8652 587 3 885 4 877 8 023 11092 v(m/h) 2.65 3.22 4.35OLRgCOD/(L·d) 15.0 24.9 27.3 36.96 33.88 37.52SLRgCOD/(gVSS·d) 0.73 1.60 1.47 2.48 1.87 2.50摘以实验室规模的内循环厌氧反应器 (IC) 为研究对象，考察了其运行状况和影 响运行的特征参数。试验结果表明：本篇论文是由 3COME文档频道的网友为您在网络上收集整理饼投稿至本站 的，论文版权属原作者，请不用于商业用途或者抄袭，仅供参考学习

7、之用，否 者后果自负，如果此文侵犯您的合法权益，请联系我们。COD去除率(%) 83.2 91.8 83.9 89.8 89.3 92 .8出水 COD(mg/L) 184.6 386.6 447.1 658.9 575.0 1120.3出水 SS(mg/L) 159 377 342552 501780阶段描述 提高负荷期 提高负荷期 稳定运行期注： OLR为反应器的 COD容积负荷； SLR为反应器的 COD污泥负荷； v 为上升流速。 室IC 反应器室在高负荷下运行，其 COD去除率为 60%70%。反应器的初始3容积负荷为 31.25kgCOD/(m3·d) ， COD去除率为

8、 62.3%。第 29 天容积负荷升至 50.8kgCOD/(m3·d) ， COD去除率为 59.8%。在第 55 天反应器进水 COD浓度为 4500mg/L，污泥负荷为 3.99gCOD/(gVSS·d) ，COD去除率为 61%。第 89 天容积 负荷和污泥负荷分别为 76.83kgCOD/(m3·d)、3.97gCOD/(gVSS·d)， COD去除 率为 64.3%。 室与室相比，室的运行负荷相对较低，以室进水 COD浓度计算则室 的 COD去除率为 60% 85%，去除的 COD占反应器进水 COD的 20% 30%。室的 初始负荷为 10

9、.9kgCOD/(m3·d) ， COD去除率为 61.0%；第 57 天有机负荷达到最 大28.8kgCOD/(m3·d) ， COD去除率为 73.15%。2.2 影响因素分析在控制反应器温度为 (35±1) 、试验用水为葡萄糖配水的条件下，主研究 了容积负荷、升流速度、进水 COD浓度和进水 pH 值的影响。 容积负荷 UASB反应器在处理中、高浓度废水时最大容积负荷只能达到 1020 kgCOD/(m3·d) ，因容积负荷过高会导致颗粒污泥流失 2，而 IC反应器的最大容 积负荷可达 36.9637.52kgCOD/(m3·d)(见表

10、2) ，这是因为 60%70%的有机物 在室得到降解，产生的大量沼气被一级三相分离器收集后排出反应器，因此 不会在室中产生很高的气体上升流速，对颗粒污泥的流失影响较小。IC 反应器在高负荷下运行仍能达到很高的 COD去除率( 见表 2) ，这与反应 器具有液体内循环密切相关。经分析可知，当容积负荷升高时产生的沼气量增 加，推动液体形成的内循环流量增大，进水得到了更大程度的稀释和调节， 室内液固充分接触，传质速率增加，使有机物易于得到降解。 混合液的上升流速一般认为，以颗粒污泥为主体的 UASB的混合液上升流速宜控制在 0.5 1.5m/h ，而 IC 反应器的混合液上升流速为 2.5 10m/

11、h3 (在一定程度上改善了 基质与微生物间的传质过程 ) 。试验发现，在 2.65 4.35m/h 的上升流速下室 的沼气产量明显增加，造成气提管中的液体通量明显增大和中间回流管的流量 加快，这说明通过增加进水量的方式可明显提高反应器中的循环比例( 一方面可改善反应器底部对进水 COD负荷的承受能力，提高反应器的抗冲击负荷能力； 另一方面可提高流速而强化传质过程，避免了反应中可能出现的局部基质浓度 过高现象，确保了反应器能正常稳定地运行 ) 。 进水 COD浓度在进水 COD浓度分别为 1300mg/L(A) 、2000mg/L(B)、4500mg/L(C)、 9897mg/L(D)的条件下，

12、控制反应器的上升流速为 4.0 m/h ，沿反应器高度取样 并测定 COD浓度，结果见图 2。从图 2 可以看出，在不同的进水浓度条件下反应器中的 COD浓度在高度上 呈梯度分布，室中 COD浓度下降较快，而室中 COD浓度变化相对缓慢。因 此，在设计 IC 反应器时充分考虑进水浓度、上升流速和反应器高度间的关系。 进水 pH 值研究了反应器在较高容积负荷 35.0kgCOD/(m3·d) 、不同进水 pH值条件 下的 COD去除率。当进水 pH<8.0 时 COD去除率为 65%75%，在 pH=8.5 时 COD 去除率达到最大值 (89%)，随着 pH 值的进一步升高则

13、COD去除率逐步下降，但 至 pH=8.9 时下降幅度趋缓。笔者得到的进水最佳 pH值 (8.5) 显然高于普通厌氧 反应器中的最佳 pH值(7.5 7.8) ，这是由于当 IC 反应器的容积负荷 ( 以总体积 计算)为 35 kgCOD/(m3·d)时室的容积负荷 (以室的体积计算 )高达 72.0kgCOD/(m3·d) ，虽然进水在布水系统处得到稀释和缓冲，但仍会使产酸菌 产生过多的有机酸，在此区域内对产甲烷菌的活性会产生一定程度的抑制作 用，导致反应器底部 pH值明显下降 (见图 3) 。与进水 pH=7.5时相比， pH=8.5 的进水之 pH值下降速度慢，最低下

14、降到 7.1 ，随后趋于稳定，因此 IC 反应器 的处理效果明显优于普通厌氧反应器。3 结论在进水容积负荷为 24.9 37.52 kgCOD/(m3·d)时， IC 反应器室对进 水 COD的去除率为 60%70%，而室的去除率为 20% 30%，对 COD的总去除率 达 83.2% 92.8%。该反应器可承受较高的有机负荷，对于低浓度 (COD为 1865 2587mg/L)、中等浓度 (COD为 38854877mg/L)和高浓度 (COD为 8023 11092mg/L)的进水都具有很好的处理效果。 对于 IC 反应器，较高的混合液上升流速 (2.65 4.35m/h) 有利于反应器 稳定运行；在容积负荷为 35.0kgCOD/(m3·d) 和进水 pH值为 8.5 时，反应器具 有最大的 COD去除率；在设计 IC 反应器时充分考虑反应器进水浓度、上升流速 和反应器高度间的关系。参考文献：1 Lettinga G,Field J,Lier van J,et al.Advanced anaerobic wastewater treatmen