完整版IC反應(yīng)器的設(shè)計

1、IC反應(yīng)器設(shè)計參考loser1.設(shè)計說明IC反應(yīng)器，即內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器，相似由 2層UASE反應(yīng)器串聯(lián)而成。其由上下兩個反應(yīng)室組成。在處理高濃度有機(jī)廢水時，其進(jìn)水負(fù)荷可提高至3550kgCOD/(m d)。與UASB反應(yīng)器相比，在獲得相同處理速率的條件下,IC反應(yīng)器具有更高的進(jìn)水容積負(fù)荷率和污泥負(fù)荷率，IC反應(yīng)器的平均升流速度可達(dá)處理同類廢水UASB反應(yīng)器的20倍左右。設(shè)計參數(shù)(1)參數(shù)選取設(shè)計參數(shù)選取如下：第一反應(yīng)室的容積負(fù)荷N/1 = 35kgCOD/(m d)，:第二反應(yīng)室的容積負(fù)荷 N/2= 12kgCOD/(md);污泥產(chǎn)率0.03 kgMLSS/kgCO；產(chǎn)氣率 O.35m3/kg

2、COD(2) 設(shè)計水質(zhì)設(shè)計參數(shù)CODBODSS進(jìn)水水質(zhì)/ (mg/L)120006000890去除率/ %858030出水水質(zhì)/ (mg/L 3) 設(shè)計水量Q= 3000mZd = 125mZh=0.035m3/s2.反應(yīng)器所需容積及主要尺寸的確定(見附圖6-4)(1)有效容積 本設(shè)計采用進(jìn)水負(fù)荷率法，按中溫消化(3537C)、污泥為顆粒污泥等情況進(jìn)行計算。Q(C0 Ce)式中V 反應(yīng)器有效容積，m;Q廢水的設(shè)計流量，m/d ;本設(shè)計流量日變化系數(shù)取 Kd=1.2,Q=3600 mVdN容積負(fù)荷率，kgCOD/( m - d);G進(jìn)水 CODS度，kg/m3 ； mg

3、/L =10 -3kg/m3，設(shè)計取 24.074 kg/m 3Ce出水 CODS度，kg/m3。設(shè)計取 3.611kg/m3本設(shè)計采用IC反應(yīng)器處理高濃度廢水，而IC反應(yīng)器內(nèi)部第一反應(yīng)室和第二反應(yīng)室由于內(nèi)部流態(tài)及處理效率的不同， 這里涉及一，二反應(yīng)室的容積。據(jù)相關(guān)資料介紹，IC反應(yīng)器的第一反應(yīng)室（相當(dāng)于EGSB去除總COD勺80%左右，第二反應(yīng)室去除總 COD勺20%左右。第一反應(yīng)室的有效容積V = Q(C0 Ce) 80%Nv35kgCOD/m3 d12kgCOD/m3 d小，本設(shè)計的IC反應(yīng)器的高徑比為2.5. H=2.5/D3000m3 /d (12 1.8)kg/m3 80%”門 3

4、2V= AX H=旦43則（護(hù)嚴(yán)=（兮嚴(yán)）1/3=8如，取已知體積=700m 第二反應(yīng)室的有效容積 = Q(Co Ce) 20%Nv_ 3000m3/d (12 1.8)kg/m3 20% = 510m3IC反應(yīng)器的總有效容積為 V= 700+ 510= 1210m,這里取1250用（2） IC反應(yīng)器幾何尺寸小型IC反應(yīng)器的高徑比（H/D） 一般為48,高度在1520m,而大型IC反應(yīng)器高度在2025m,因此高徑比相對較利用高徑比推直徑D,再由D反推IC高度。（這部可以直接求得底面積）H= 2.5 X 9 = 22.5m,取 23m每個IC反應(yīng)器總?cè)莘e負(fù)荷率:1250Q(Ce)= 3000 乎

5、 F.8) = 24.5kgCOD/(m3 d)2 2IC反應(yīng)器的底面積A= D = 314_ = 63.6m，則44第二反應(yīng)室高 H2= 510 = 8m.A 63.6第一反應(yīng)室的高度 H 1 = H H = 23 8= 15m(3) IC反應(yīng)器的循環(huán)量進(jìn)水在反應(yīng)器中的總停留時間為tHRT=詈=10h設(shè)第二反應(yīng)室內(nèi)液體升流速度為 4m/h(IC反應(yīng)器里第二反應(yīng)室的上升流 速一般為210m/h)，則需要循環(huán)泵的循環(huán)量為256m/h。(可能為VXA=254.4m/h)第一反應(yīng)室內(nèi)液體升流速度一般為1020m/h，主要由厭氧反應(yīng)產(chǎn)生的氣流推動的液流循環(huán)所帶動。第一反應(yīng)室產(chǎn)生的沼氣量為Q沼氣=Q(

6、C Ce)X 0.8 X 0.35式中廢水量Q=3000md, C 0和Ce分別為進(jìn)出水CODS度，0.8為第一反應(yīng)室的效率，0.35為每千克去除的COD轉(zhuǎn)化為0.35m3的沼氣。則第一反應(yīng)室沼氣量為:3000X( 12 1.8 )X 0.8 X 0.35 = 8568n3/d每立方米沼氣上升時攜帶12m左右的廢水上升至反應(yīng)器頂部，頂部氣水8568分離后，廢水從中心管回流至反應(yīng)器底部，與進(jìn)水混合后。由于產(chǎn)氣量為m/d，則回流廢水量為856817136 m/d，即357714 m3/h，加上IC反應(yīng)器廢 水循環(huán)泵循環(huán)量 256 m3/h，則在第一反應(yīng)室中總的上升水量達(dá)到了613970m/h，(V

7、流速=Q/A)上流速度可達(dá)9.6815.25m/h，IC反應(yīng)器第一反應(yīng)室上升流速一般為1020m/h),可見IC反應(yīng)器設(shè)計符合要求。(4) IC反應(yīng)器第一反應(yīng)室的氣液固分離不同于UAS皈應(yīng)器頂部的三項分離系統(tǒng)，IC第一反應(yīng)室的頂部功能 主要為氣體收集和固液兩相分離。較高的上升流速的廢水流至第一反應(yīng)室頂部，大部分液體和顆粒污泥隨氣體流入氣室上升IC反應(yīng)器頂部的氣液固分離器，部分液體和固體流入三相分離器，顆粒污泥在分離器上部靜態(tài)區(qū)沉淀，廢水從上部隔板流入第二反應(yīng)室。圖6-4為第一反應(yīng)室頂部氣液固分離器流態(tài)示意。閣疋4 反苗審W萍港國井贏示*IC反應(yīng)器第一反應(yīng)室的氣液固分離設(shè)計第一反應(yīng)室三相分離器的

8、氣液固三相分離是IC最重要組成部分，是IC反應(yīng)器最有特點(diǎn)的裝置，它對該種反應(yīng)器的高效率起了十分重要的作用。 其設(shè)計直接影響氣液固三項分離及內(nèi)部循環(huán)效果。高效的三項分離器應(yīng)具備以下幾個功能： 氣液固混合液中氣體不得進(jìn)入沉淀區(qū)，即流體（污泥與水混合物）進(jìn)入沉淀區(qū)之前，氣體必須進(jìn)行有效地分離去除，避免氣體在沉淀區(qū)干擾固，液的分離；沉淀區(qū)液流穩(wěn)定，使其具備良好的固液分離效果；沉淀分離的部分固體（污泥）能迅速通過斜板返回到反應(yīng)器內(nèi)，以維持反應(yīng)器內(nèi)很高的污泥濃度和較長的泥齡；防止上浮污泥洗出，提高出水凈化效果。為了達(dá)到上述要求，進(jìn)行了許多研究開發(fā)。IC反應(yīng)器有上.下兩個三相分離器，第一反應(yīng)室三相分離器嚴(yán)格

9、意義上講是不分離三相物質(zhì)，不分離氣體，僅分離液固體。IC反應(yīng)器的第二反應(yīng)器流態(tài)與UASB極為相似。一反應(yīng)室的氣液固分離器結(jié)構(gòu)設(shè)計。第一反應(yīng)室氣液固三相分離器通過擋板將氣液固收集，氣體和顆粒污泥受擋板的導(dǎo)流通過集氣罩進(jìn)入上升導(dǎo)流管，其中顆粒污泥受強(qiáng)大水流的作用（在上升管中流速大于0.5m/s ）和氣液一起流入反應(yīng)器頂部的氣液（固）分離器。部分液體(含少量顆粒污泥)通過上下導(dǎo)流板進(jìn)入分離器上部的沉淀區(qū)，在該區(qū)域所受水流影響較小，顆粒沉降從回流縫回到反應(yīng)區(qū)域，廢水則進(jìn)入第二反應(yīng)室處理。圖6-5為第一反應(yīng)室三相分離器設(shè)計示意圖。圖6-6為第一反應(yīng)室三相分離器俯視圖。(6)IC反應(yīng)器第一反應(yīng)室的氣液固分

10、離幾何尺寸沉淀區(qū)設(shè)計三相分離器沉淀區(qū)固液分離是靠重力沉淀達(dá)到的，其設(shè)計的方法與普通二沉池設(shè)計相似，主要考慮沉淀面積和水深兩相因素。一般情況下沉淀區(qū)的沉淀面積即為反應(yīng)器的水平面積;沉淀區(qū)的表面負(fù)荷率的大小與需要去除的污泥顆粒重力沉降速度 Vs數(shù)值相等，但方向相反。據(jù)報道，顆粒污泥沉降速度一般在100m/h以上，沉降速度v20m/h的顆粒污泥認(rèn)為沉降性 能較差，沉降速度50m/h的顆粒污泥被認(rèn)為沉降性能良好。 顆粒在水中的沉降速度常用Stokes公式計算。顆粒污泥沉降性能的好壞主要取決于顆粒的有效直徑和密度。處于自由沉降狀態(tài)的污泥的自由沉降速度可用公式(6-2 ) 計算。根據(jù) Stokes : V

11、s=1)gdp180.01752(10.0337T0.00022T )式中Vs顆粒污泥沉降速度，cm/s或36m/hs顆粒污泥密度，g/cm3s -清水密度,g/cm3dp 顆粒直徑。cmg 重力加速度,2981cm/s水的粘滯系數(shù)，g/(cm.s) 水的運(yùn)動粘滯系數(shù)，cm/sT水溫，C上式可求出不同粒徑顆粒污泥在清水中的自由沉降速度，并以它近似地代表顆粒污泥的實(shí)際自由沉降速度。設(shè)溫度為35 C，則水的運(yùn)動粘滯系數(shù)為:0.0175V (1 0.0337T0.00022T2)0.0175(10.0337 350.00022 352)=0.0071(cm2/s)IC反應(yīng)器由于升流速度較大,細(xì)小顆粒

12、容易被沖刷而使反應(yīng)器內(nèi)細(xì)小顆粒的比例減小，因此顆粒污泥的粒徑較粗。平均直徑在1.02.0mm,最大顆粒直徑為3.143.57mm 顆粒密度為1.041.06g/cm3。清水密度近似取1g/cm3,貝U=0.0071g/(cm s);顆粒污泥密度取1.05g/cm3，般IC反應(yīng)器中顆粒直徑大于0.1cm,算得沉降速度Vs：2-3.83(cm/s) 138.2(m/h)v =_1)gd2_(1.05 1) 981 0.118 0.0071s 18三相分離器單兀結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖見圖6-7。三相分離器中物質(zhì)流態(tài)示意圖見圖6-8，圖中V1為上升液流流速，Vs為氣泡上升速度。7rt世%KA!怦e三ffl甘離

13、申掏緬A態(tài)示*ffl計算B-B間的負(fù)荷可以確定相鄰兩上擋板間的距離。三相分離器平面上共有10個氣固液分離單元，中部被集氣罩分隔(如圖 6-5，圖6-6所示)。B-B間水流上升速度一般小于20m/h(1.0mm直徑的顆粒污泥沉降速度在100m/h以上)，貝U B-B間總面積S為：S= Q =空=12.7m220 20式中Q為IC反應(yīng)器循環(huán)泵的流量。S= (b1 3 bl 4) 4 ,則b1=0.45m.即相鄰兩上擋板間的間距為 450mm兩相鄰下?lián)醢彘g的間距b2= 200mm上下?lián)醢彘g回流縫b3= 150mm板間縫隙液流速度為30m/h;氣封與下?lián)醢彘g的距離b4 = 100mm兩下?lián)醢彘g距離（C

14、 C）b5= 400mm板間液流速度大于25m/h。沉淀區(qū)斜壁角度與分離器高度設(shè)計三相分離器沉淀區(qū)斜壁傾斜角度選50o （一般450600之間）,上擋板三角頂與集氣罩相距 300mm設(shè)計IC反應(yīng)器 hi =0.85m, h2=0.7m。氣液分離的設(shè)計欲達(dá)到較好的氣液分離效果，氣罩需與下?lián)醢逵幸欢ǖ闹丿B。重疊的水平距離（C的投影）越大，氣體分離效果越好，去除氣 泡的直徑越小，對沉淀區(qū)固液分離的效果影響越小。所以重疊量的大小是決定氣液分離效果好壞的關(guān)鍵所在，重疊量一般為1020cm根據(jù)以上計算，上下三角形集氣罩在反應(yīng)器內(nèi)的位置已經(jīng)確定。 對已確定的三相分離器的構(gòu)造進(jìn)行氣，液分離條件的校核。如圖6-

15、8所示，當(dāng)混合液上升至A點(diǎn)后，氣泡隨液體以速度vi沿斜面上 升，同時，氣泡受浮力的作用有垂直上升的速度 Vg,所以氣泡將沿著V1和Vg 合成速度V合的方向運(yùn)動。要使氣泡不隨回流縫液體流向沉淀區(qū)，Vg+V1的合成速度（V合）必須大于回流縫中液體流速V回流（30m/h）。圖6-9是氣泡在下?lián)醢暹吘壛鲬B(tài)示意圖。氣泡上升流速v1的大小與其直徑.大小.水溫液體和氣體的密度.液體的 粘滯系數(shù)等因素有關(guān)。當(dāng)氣泡直徑很小（d0.1mm時圍繞氣泡的水流呈層流狀態(tài)，Re1,這時氣泡上升速度用Stokes公式計算:V1(s 1)gd218式中d 氣泡直徑,cm取 0.01cm；1 -液體密度,g/cm3,取 1.0

16、2g/cm3 ；g 沼氣密度,g/cm3,取 1.2 X 10-3g/cm3廢水動力粘滯系數(shù)，g/（cm s）廢水的 一般比凈水大，這里取 2X 10-2 g/(cm - s)碰撞系數(shù)，取 0.95g 重力加速度，cm/s2(取981 cm/s2)所以，v1 O.95 981 (1.02 j2 10 3) O.。12218 2 100.264(cm/s) 0.95(m/h)。那么合速度的計算量為:2 2V 合V1 Vg2v1vg cos(18040 )9.522522 9.5 25 cos140 1079.1v 合 32.85mhv回流 30（ m / h）可見合速度大于回流縫的回流速度，保證

17、氣相不進(jìn)入沉淀區(qū)。反應(yīng)器頂部氣液分離器的設(shè)計IC頂部氣液分離器的目的是分離氣和固 液由于采用切線流狀態(tài)，上部分離器中氣和固液分離較容易，這里設(shè)計直徑為3m的氣液分離器，筒體高2m下錐底角度65，上頂高500mmIC反應(yīng)器進(jìn)水配水系統(tǒng)的設(shè)計設(shè)計說明布水區(qū)位于反應(yīng)器的下端，其基本功能：一是將待處理的 廢水均勻地分布在反應(yīng)區(qū)的橫斷面上，因?yàn)樯a(chǎn)裝置的橫斷面往往很大，均 勻布水的難度高，需設(shè)置復(fù)雜的進(jìn)水分布系統(tǒng)；二是水力攪拌，因?yàn)檫M(jìn)入水 流的動能會使進(jìn)水孔口周圍產(chǎn)生縱向環(huán)流，有助于廢水中污染物與顆粒污泥 的接觸，從而提高反應(yīng)速率，同時也有利于顆粒污泥上粘附的微小氣泡脫離, 防止其上浮。為實(shí)現(xiàn)這兩個功能

18、，設(shè)計時應(yīng)滿足下列原則。1. 確保各單位面積的進(jìn)水量基本相同，以防短路或表面符合不均勻等現(xiàn)象的發(fā)生。實(shí)踐證明，只有當(dāng)負(fù)荷過低或配水系統(tǒng)不合理時會發(fā)生溝流。2. 盡可能滿足水力攪拌需要，促使水中污染物與污泥迅速混合。3. 易于觀察到進(jìn)水管的堵塞，一旦發(fā)生堵塞，便于疏通。4.IC反應(yīng)器進(jìn)水管上設(shè)置調(diào)節(jié)閥和流量計，以均衡流量。布水方式采用切線進(jìn)水的布水方式，布水器具有開閉功能，即泵循環(huán)時開口出水，停止運(yùn)行時自動封閉。本工程擬每 25m設(shè)置一布水點(diǎn)，出=2.65m2。6-10 ）。為了擬設(shè)24個布水點(diǎn)，每個負(fù)荷面積為S =詈配水系統(tǒng)形式本工程采用無堵塞式進(jìn)水分配系統(tǒng)（見附圖配水均勻一般采用對稱布置，各

19、支管出水口向著池底，出水口池底約20cm位于服務(wù)面積的中心點(diǎn)。管口對準(zhǔn)池底反射錐體，使射流向四周均勻散布于 池底，出水口支管直徑約20mm每個出水口的服務(wù)面積為24吊。此種配水 系統(tǒng)的特點(diǎn)是比較簡單，只要施工安裝正確，配水可基本達(dá)到均勻分布的要 求。單點(diǎn)配水面積S = 2.65m2時，配水半徑r = 0.92m。取進(jìn)水總管中流速為1.6m/s，則進(jìn)水總管管徑為:i 125D= 22 = 2X 3600= 0.166m= 166mmVvr.6 3.14配水口 8個，配水口出水流速選為2.5m/s，則配水管管徑I 125|125h600=2 疋600亦=47mm出水系統(tǒng)設(shè)計出水系統(tǒng)的設(shè)計在IC反應(yīng)

20、器的設(shè)計中占有重要地位，因?yàn)槌鏊欠窬鶆?也將影響沉淀效果和出水水質(zhì)。為保持出水均勻，沉淀區(qū)的出水系統(tǒng)通常采 用出水渠。一般每個單元三相分離器沉淀區(qū)設(shè)一條出水渠，而出水渠每個一 定距離設(shè)三角出水堰。一般出水渠前設(shè)擋板以防止漂浮物隨出水帶出，如果 沉淀區(qū)水面漂浮物很少，有時也可不設(shè)擋板。出水渠寬取0.3m,工程設(shè)計4條出水渠。設(shè)出水渠渠口附近流速為0.2m/S，則出水渠水深二流速流量渠寬=3000能0 = 0.145m設(shè)計出水渠渠高位0.2m,這樣基本可保持出水均勻，出水渠出水直接進(jìn)入A/O 反應(yīng)池進(jìn)一步處理。排泥系統(tǒng)設(shè)計設(shè)計說明由于厭氧消化過程微生物的不斷增長和反應(yīng)器內(nèi)懸浮固體的積累，反應(yīng)器內(nèi)

21、的污泥量會不斷增加。為維持IC反應(yīng)器內(nèi)的污泥量近于恒定，運(yùn)行中產(chǎn)生的剩余污泥必須定期排出反應(yīng)器。一般認(rèn)為UASB反應(yīng)器排出剩余污泥的位置上反應(yīng)器的1/2高度處，但大部分設(shè)計者推薦把排泥設(shè)備安裝在反應(yīng)器底部，也有人在三相反應(yīng)器下0.5m處設(shè)排泥管以排出污泥床上面部分的剩余絮體污泥，而不會把顆粒污泥帶走。IC反應(yīng)器排泥系統(tǒng)必須 同時考慮上.中.下不同位置設(shè)置排泥設(shè)備，具體布置還應(yīng)考慮生產(chǎn)運(yùn)行的具體情況。因?yàn)榇笮虸C反應(yīng)器一般不設(shè)污泥斗，而池底面積較大，考慮排泥 均勻的需要必須進(jìn)行多點(diǎn)排泥。 據(jù)相關(guān)資料介紹建議每10m設(shè)一排泥點(diǎn)。為簡化設(shè)計，在離兩級三相分離器下三角以下0.5m處設(shè)一排泥口，在反應(yīng)器

22、設(shè)防空管，口徑均為100mm此外，在池壁全高上設(shè)置若干（46）個取樣管，取反應(yīng)器內(nèi)的污泥樣,以隨時掌握污泥在高度方向的濃度分布情況。并可據(jù)此計算出反應(yīng)器的儲泥總量以確定是否需要排泥。IC 反應(yīng)器產(chǎn)泥量的計算 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù), 一般情況下每去除 1kgCOD, 可產(chǎn)生0.050.1kgVSS。這里取X=0.05KgVSS/KgCO進(jìn)行計算。設(shè)計流量3000m/d,進(jìn)水COD12000mg/L出水為1800mg/L,則每天去除的 COD量為：3000X (12000-1800) X 10-3=30600(kg),那么 IC 反應(yīng)器的產(chǎn)泥量為 30600 X 0.05=1530 ( KgVSS/d),

23、根據(jù) VSS/SS=0.8, J則 SS 的產(chǎn)量為1530/0.8=1912.5(kg/d )。IC反應(yīng)器中第一反應(yīng)室膨脹床污泥濃度較高，可達(dá)50100gSS/L甚至更高,第二反應(yīng)室污泥為 20gSS/L, 則 IC 反應(yīng)器中污泥總量為：G= 100V + 2OV2= 100X 700+ 20X 510= 80200 ( kgSS因此,IC反應(yīng)器的污泥齡為80200/1912.5 = 42d沼氣的收集 . 儲存和利用產(chǎn)氣量計算本工程根據(jù)去除的COD量計算實(shí)際產(chǎn)氣量。VCH4 V Q(C0-Ce) 1.42QCe 10 3式中 V 每降解1KgCO產(chǎn)生的甲烷產(chǎn)量，取0.4m3CH/KgCODQ廢

24、水流量， m/dC0,Ce進(jìn)出水 COD濃度，mg/L。則本工程中的CH產(chǎn)量為:VCH0.43000(12000-1800) 1.42 3000 1800 10 3=9172.8(m3/d)由于沼氣中除含CH外，還有CQH2S等其他微量氣體。這里取沼氣中的CH含量 p=70%那么沼氣產(chǎn)量 V=9172.8/0.7=13104m3/d水封的設(shè)計 水封是 IC 裝置內(nèi)外環(huán)境的屏障， 一般設(shè)于反應(yīng)器和沼氣柜之間,起調(diào)整和穩(wěn)定壓力作用。水封設(shè)計的關(guān)鍵參數(shù)是其高度,計算公式為；H=H1-H2=(h1-h2) -H2式中水封有效高度, m；1水封后面的阻力, m；1氣室頂部到出水水面的高度, m；2氣室高

25、度, m。氣室高度(h2)的選擇應(yīng)保證氣室出氣管在反應(yīng)器運(yùn)行中不被淹沒，能h2通常的將沼氣排出池體，防止浮渣堵塞。氣室水面常有浮渣層，在選擇 時應(yīng)留有浮渣層的高度，此外氣室還需設(shè)浮渣排放口，以便及時清理浮渣。綜上所述，h2 取 1.00m,h1=0.50m,H2=0.40m。所以，H=1.00+0.50-0.40=1.10m。水封罐的高度取為1.5m,直徑為1.0m,進(jìn)氣管DN200-根，出氣管DN200一根，進(jìn)水管DN5C一根，并設(shè)液位計。儲氣柜的設(shè)計沼氣的產(chǎn)量和用量都不是恒定的，沼氣柜常采用前者。它是一種單級或多級濕式貯氣柜。貯氣柜直徑與高之比一般為1.5 : 1,浮動罩下的水室在有冰凍的

26、地區(qū)應(yīng)考慮防凍措施。本設(shè)計采用單擊濕式貯氣柜。貯氣柜的設(shè)計計算貯氣柜的容積 V=13104- 24 X 3=1638(m3/d)。取 D/H=1.5: 1。而1638(m3)4式中 D 貯氣柜鐘罩直徑,H 貯氣柜高度，mV 貯氣柜體積,m3所以 H=10, D=15m貯氣柜中的壓力為600mm2O,由于沼氣中含有少量HbS，對設(shè)備有腐蝕作用, 貯氣柜內(nèi)涂以一層防腐材料。另外，為了減少太陽照射氣體受熱引起的容積增加， 貯氣柜外側(cè)涂反射性色彩，如銀灰色涂料。氣柜其他部件的設(shè)計a, 考慮到剛開始近氣時，使氣柜不壓到管底，在水池底部安裝6個鋼筋混凝土支撐，長 600mm寬 400mm.b. 為了使氣柜

27、能上下沉浮，設(shè)計中安裝 6個導(dǎo)輪。c. 為維持氣柜內(nèi)恒定壓力及安全起見，在鐘罩的封頭上安裝一根放空管。d. 進(jìn)出氣管比自動放空管高400mme.鐘罩內(nèi)外設(shè)置人梯，鐘罩上開一人孔。(4)加熱與保溫厭氧生物處理與溫度密切相關(guān)，因此應(yīng)常將厭氧反應(yīng)器加熱和保溫。廢水加熱時所需的熱量FCF (trt)qQH 式中 Q H加熱廢水至操作溫度時的熱量，kJ/h ;F 廢水相對密度，按1計;Cf 廢水比熱容，kJ/(kg K)；tr 反應(yīng)器內(nèi)的溫度，C;t 廢水加熱前的溫度，C；q 廢水的流量，m/h ;熱效率，可取=0.85。本工程設(shè)計中，檸檬酸廢水的溫度(約 36C)與反應(yīng)器內(nèi)的溫度(3537C)相當(dāng)，所

28、以可不設(shè)加熱裝置以節(jié)省費(fèi)用。反應(yīng)器保溫所需熱量計算C AK(trta)QD式中 Q D反應(yīng)器保溫所需熱量,kJ/h A反應(yīng)器外表面積，mK)K總傳熱系數(shù)，W/( m-ta反應(yīng)器周圍環(huán)境溫度,K值可按下式計算:式中1 1Ka1d1 d21反應(yīng)器內(nèi)壁的對流傳熱系數(shù),W/(m K)2-反應(yīng)器外壁的對流傳熱系數(shù),W/(m K)di，d2 反應(yīng)器壁和保溫層的厚度,1，2 反應(yīng)器壁與保溫材料的熱導(dǎo)率見表6-7，W/(mK)。2 2 0.85，1 20004000 W/(m - K)，2=20 W/(m - K)。加熱和保溫所需的總熱量:Q=(H+Q保溫層厚150mm則丄K本工程設(shè)計中，Q=Q反應(yīng)器壁為鋼結(jié)

29、構(gòu)，保溫層采用軟木；反應(yīng)器壁厚 200mm,丄旦空丄3.24473000 45.3570.04720K=0.30分材料的1粵科取悼樸啊叮1桂KI134*覺fl, OA?6Ml1 HRT從而提高了反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度，但是反應(yīng)器的傳質(zhì)過程并不理想。 要改善傳質(zhì)效果， 最有效的方法就是 提高表面水力負(fù)荷和表面產(chǎn)氣負(fù)荷。 然而高負(fù)荷產(chǎn)生的劇烈攪動又會使反應(yīng)器內(nèi) 污泥處于完全膨脹狀態(tài)，使原本 SRTHR向SRT=HR方向轉(zhuǎn)變，污泥過量流失,處理效果變差。3 IC 反應(yīng)器工作原理及技術(shù)優(yōu)點(diǎn)3.1 IC 反應(yīng)器工作原理IC反應(yīng)器基本構(gòu)造如圖1所示，它相似由2層UAS皈應(yīng)器串聯(lián)而成。按功能劃分， 反應(yīng)器由下而上

30、共分為 5個區(qū)：混合區(qū)、第1 厭氧區(qū)、第2厭氧區(qū)、 沉淀區(qū)和氣液分離區(qū)?；旌蠀^(qū)：反應(yīng)器底部進(jìn)水、顆粒污泥和氣液分離區(qū)回流的泥水混合物有效地在此區(qū)混合。第 1 厭氧區(qū)：混合區(qū)形成的泥水混合物進(jìn)入該區(qū)， 在高濃度污泥作用下，大部分有機(jī)物轉(zhuǎn)化為沼氣。 混合液上升流和沼氣的劇烈擾動使該反應(yīng)區(qū)內(nèi)污泥呈 膨脹和流化狀態(tài)， 加強(qiáng)了泥水表面接觸， 污泥由此而保持著高的活性。 隨著沼氣 產(chǎn)量的增多，一部分泥水混合物被沼氣提升至頂部的氣液分離區(qū)。氣液分離區(qū)：被提升的混合物中的沼氣在此與泥水分離并導(dǎo)出處理系統(tǒng)，泥水混合物則沿著回流管返回到最下端的混合區(qū)， 與反應(yīng)器底部的污泥和進(jìn)水充 分混合，實(shí)現(xiàn)了混合液的內(nèi)部循環(huán)。

31、第 2 厭氧區(qū)：經(jīng)第 1 厭氧區(qū)處理后的廢水，除一部分被沼氣提升外，其余的都通過三相分離器進(jìn)入第 2 厭氧區(qū)。該區(qū)污泥濃度較低， 且廢水中大部分有 機(jī)物已在第 1 厭氧區(qū)被降解， 因此沼氣產(chǎn)生量較少。 沼氣通過沼氣管導(dǎo)入氣液分 離區(qū)，對第 2 厭氧區(qū)的擾動很小，這為污泥的停留提供了有利條件。沉淀區(qū)：第 2 厭氧區(qū)的泥水混合物在沉淀區(qū)進(jìn)行固液分離，上清液由出水管排走，沉淀的顆粒污泥返回第 2 厭氧區(qū)污泥床。從 IC 反應(yīng)器工作原理中可見，反應(yīng)器通過 2 層三相分離器來實(shí)現(xiàn)SRTHR，T 獲得高污泥濃度；通過大量沼氣和內(nèi)循環(huán)的劇烈擾動，使泥水充分接 觸，獲得良好的傳質(zhì)效果。3.2 IC 工藝技術(shù)優(yōu)

32、點(diǎn)IC 反應(yīng)器的構(gòu)造及其工作原理決定了其在控制厭氧處理影響因素方面比其它反應(yīng)器更具有優(yōu)勢。1 ）容積負(fù)荷高： IC 反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度高，微生物量大，且存在內(nèi)循環(huán)，傳質(zhì)效果好，進(jìn)水有機(jī)負(fù)荷可超過普通厭氧反應(yīng)器的 3 倍以上。（2）節(jié)省投資和占地面積：IC反應(yīng)器容積負(fù)荷率高出普通 UASB反應(yīng)器3 倍左右，其體積相當(dāng)于普通反應(yīng)器的 1/41/3 左右，大大降低了反應(yīng)器的基 建投資。而且IC反應(yīng)器高徑比很大（一般為 48）,所以占地面積特別省，非常適合用地緊張的工礦企業(yè)。(3)抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)：處理低濃度廢水(COD=200&3000mg/L)時,反應(yīng)器內(nèi)循環(huán)流量可達(dá)進(jìn)水量的 23倍;處理高濃度廢水

33、( COD=1000015000mg/L)時，內(nèi)循環(huán)流量可達(dá)進(jìn)水量的 混合，使原水中的有害物質(zhì)得到充分稀釋，1020倍。大量的循環(huán)水和進(jìn)水充分大大降低了毒物對厭氧消化過程的影響。4)抗低溫能力強(qiáng)：溫度對厭氧消化的影響主要是對消化速率的影響。IC 反應(yīng)器由于含有大量的微生物， 溫度對厭氧消化的影響變得不再顯著和嚴(yán)重。 通常IC反應(yīng)器厭氧消化可在常溫條件(2025 C)下進(jìn)行，這樣減少了消化保溫的困難,節(jié)省了能量。(5)具有緩沖pH的能力：內(nèi)循環(huán)流量相當(dāng)于第1厭氧區(qū)的出水回流,可利用COD?；膲A度，對pH起緩沖作用，使反應(yīng)器內(nèi)pH保持最佳狀態(tài)，同時 還可減少進(jìn)水的投堿量。6)內(nèi)部自動循環(huán)，不必外

34、加動力：普通厭氧反應(yīng)器的回流是通過外部加壓實(shí)現(xiàn)的，而 IC 反應(yīng)器以自身產(chǎn)生的沼氣作為提升的動力來實(shí)現(xiàn)混合液內(nèi)循 環(huán)，不必設(shè)泵強(qiáng)制循環(huán)，節(jié)省了動力消耗。(7)出水穩(wěn)定性好：利用二級 UASB串聯(lián)分級厭氧處理，可以補(bǔ)償厭氧過程中Ks高產(chǎn)生的不利影響。Van Lier在1994年證明，反應(yīng)器分級會降低出水VFA濃度，延長生物停留時間，使反應(yīng)進(jìn)行穩(wěn)定。(8)啟動周期短： IC 反應(yīng)器內(nèi)污泥活性高，生物增殖快，為反應(yīng)器快速啟動提供有利條件。IC反應(yīng)器啟動周期一般為12個月，而普通UASB啟動 周期長達(dá) 46 個月。(9)沼氣利用價值高：反應(yīng)器產(chǎn)生的生物氣純度高，CH為70%80%,CO2為20%30%

35、,其它有機(jī)物為1%5%,可作為燃料加以利用。4 IC 處理技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展前景IC 處理技術(shù)從問世以來已成功應(yīng)用于土豆加工、菊苣加工、啤酒、檸檬酸和造紙等廢水處理中。 1985年荷蘭首次應(yīng)用 IC 反應(yīng)器處理土豆加工廢水，容 積負(fù)荷(以COD計)高達(dá)3550kg/(m3 - d)，停留時間46 h ;而處理同類廢 水的UASB反應(yīng)器容積負(fù)荷僅有1015 kg/(m3 - d)，停留時間長達(dá)十幾到幾十個小時。在啤酒廢水處理工藝中,IC技術(shù)應(yīng)用得較多，目前我國已有 3家啤酒廠引進(jìn)了此工藝。從運(yùn)行結(jié)果看,IC工藝容積負(fù)荷（以 COD計）可達(dá)1530kg/（m3 - d），停留時間24.2h，COD

36、fe除率n COD75；而UASB反應(yīng)器容積負(fù)荷僅有47 kg/（m3 - d），停留時間近10 h o對于處理高濃度和高鹽度的有機(jī)廢水，IC反應(yīng)器也有成功的經(jīng)驗(yàn)。位于荷蘭Roosendaal的一家菊苣加工廠的廢水，COD勺7900mg/L, SO42-為250mg/L,Cl-為4200mg/Lo采用22m高、1100m3容積的IC反應(yīng)器，容積負(fù)荷（以COD計） 達(dá) 31 kg/（m3 d），n COD8，平均停留時間僅 6.1 h o我國無錫羅氏中亞檸檬有限公司的IC厭氧處理系統(tǒng)自1998年12月運(yùn)行以來一直都很穩(wěn)定，進(jìn)水COD一般在8000mg/L以上，pH5.0左右，容積負(fù)荷（以COD計

37、）可達(dá)30 kg/（m3 - d），出水 COD基本在2000mg/L以下，且每千克 COD產(chǎn)沼氣0.42m310 0 1996年IC反應(yīng)器首次應(yīng)用于紙漿造紙行業(yè)，并迅速獲得客戶歡迎，至今全世界造紙行業(yè)已建造IC反應(yīng)器23個。表1列出了 IC反應(yīng)器和UASB反應(yīng)器處理典型廢水的對照結(jié)果，從表中數(shù)據(jù)可以看出，IC反應(yīng)器在很大程度上解決了 UASB的不足，大大提高了反應(yīng)器單位容積的處理容量。表1 IC反應(yīng)器與UASB反應(yīng)器處理相同廢水的對比結(jié)果1對比指標(biāo)反應(yīng)器類型ICUASB啤酒廢水土豆加工廢水啤酒廢水土豆加工廢水反應(yīng)器體積（m36X 16210014002X 1700反應(yīng)器高度（m20156.4

38、5.5水力停留時間（h）2.14.0630容積負(fù)荷kg/(m3 d)24486.810進(jìn)水 COD( mg/L)200060008000170012000n COD(%),801851 80195隨著生產(chǎn)的發(fā)展，經(jīng)濟(jì)高效、節(jié)能省地的厭氧反應(yīng)器越來越受到水處理工作者的青睞。IC反應(yīng)器的一系列技術(shù)優(yōu)點(diǎn)及其工程成功實(shí)踐，是現(xiàn)代厭氧反應(yīng)器的一個突破，值得進(jìn)一步研究開發(fā)0而且由于反應(yīng)器容積小，生產(chǎn)、運(yùn)輸、安裝和維修都十分方便，產(chǎn)業(yè)化前景也很樂觀05 IC 反應(yīng)器存在的幾個問題COD容積負(fù)荷大幅度提高，使IC反應(yīng)器具備很高的處理容量，同時也帶來了不少新的問題：1）從構(gòu)造上看， IC 反應(yīng)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)比普通厭

39、氧反應(yīng)器復(fù)雜，設(shè)計施工要求高0反應(yīng)器高徑比大， 一方面增加了進(jìn)水泵的動力消耗， 提高了運(yùn)行費(fèi)用；另一方面加快了水流上升速度，使出水中細(xì)微顆粒物比UASB多，加重了后續(xù)處理的負(fù)擔(dān)0另外內(nèi)循環(huán)中泥水混合液的上升還易產(chǎn)生堵塞現(xiàn)象，使內(nèi)循環(huán)癱瘓， 處理效果變差。2）發(fā)酵細(xì)菌通過胞外酶作用將不溶性有機(jī)物水解成可溶性有機(jī)物，再將可溶性的大分子有機(jī)物轉(zhuǎn)化成脂肪酸和醇類等，該類細(xì)菌水解過程相當(dāng)緩慢13 0 IC反應(yīng)器較短的水力停留時間勢必影響不溶性有機(jī)物的去除效果。3）在厭氧反應(yīng)中，有機(jī)負(fù)荷、產(chǎn)氣量和處理程度三者之間存在著密切的聯(lián)系和平衡關(guān)系0 一般較高的有機(jī)負(fù)荷可獲得較大的產(chǎn)氣量， 但處理程度會降 低13

40、0因此，IC反應(yīng)器的總體去除效率相比 UASB反應(yīng)器來講要低些。4）缺乏在 IC 反應(yīng)器水力條件下培養(yǎng)活性和沉降性能良好的顆粒污泥關(guān)鍵技術(shù)0 目前國內(nèi)引進(jìn)的 IC 反應(yīng)器均采用荷蘭進(jìn)口的顆粒污泥接種 2 ，增加 了工程造價0上述問題有待在對 IC 厭氧處理技術(shù)內(nèi)部規(guī)律進(jìn)行更深入探討的基礎(chǔ)上，結(jié)合工程實(shí)踐加以克服，使這一新技術(shù)更加完善0 厭氧顆粒污泥的培養(yǎng)注意事項 首先要有接種污泥， 如果是已經(jīng)顆粒污泥， 只需培養(yǎng)馴化一下就可以了； 如果采 用活性污泥的話就比較麻煩0 必須注意以下幾點(diǎn)：1 營養(yǎng)元素和微量元素 在當(dāng)廢水中N、P等營養(yǎng)元素不足時，不易于形成顆粒，對于已經(jīng)形成的顆粒污泥會發(fā)生細(xì)胞自溶

41、，導(dǎo)致顆粒破碎，因此要適當(dāng)加以補(bǔ)充。N源不足時，可添加氮肥、含氮量高的糞便、氨基酸渣及剩余活性污泥等；P源不足時，可適當(dāng)投加磷肥。鐵、鎳、鈷和錳等微量元素是產(chǎn)甲烷輔酶重要的組成部分，適量補(bǔ)充可以增加所有種群單位質(zhì)量微生物中活細(xì)胞的濃度以及它們的酶活性。2選擇壓通常將水力負(fù)荷率和產(chǎn)氣負(fù)荷率兩者作用的總和稱為系統(tǒng)的選擇壓。 選擇壓對污泥床產(chǎn)生沿水流方向的攪拌作用和水力篩選作用，是UASB等 一系列無載體厭氧 反應(yīng)器形成顆粒污泥的必要條件。高選擇壓條件下， 水力篩選作用能將微小的顆粒污泥與絮體污泥分開， 污泥床底 聚集比較大的顆粒污泥， 而比重較小的絮體污泥則進(jìn)入懸浮層區(qū)， 或被淘汰出反應(yīng)器。定向攪

42、拌作用產(chǎn)生的剪切力使顆粒產(chǎn)生不規(guī)則的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動， 有利于絲狀微 生物的相互纏繞，為顆粒的形成創(chuàng)造一個外部條件。低選擇壓條件下， 主要是分散微生物的生長， 這將產(chǎn)生膨脹型污泥。 當(dāng)這些微生 物不附著在固體支撐顆粒上生長時， 形成沉降性能很差的松散絲狀纏繞結(jié)構(gòu)。 液 體上升流速在2.53.0m/d之間內(nèi)，最有利于UASB反應(yīng)器內(nèi)污泥的顆粒化。3 有機(jī)負(fù)荷率和污泥負(fù)荷率0.20.4可降解的有機(jī)物為微生物提供充足的碳源和能源， 是微生物增長的物質(zhì)基礎(chǔ)。 在 微生物關(guān)鍵性的形成階段，應(yīng)盡量避免進(jìn)水的有機(jī)負(fù)荷率劇烈變化。實(shí)驗(yàn)研究表明，由絮狀污泥作為種泥的初次啟動時，有機(jī)負(fù)荷率在kgCOD/(kgVSS;d)

43、和污泥負(fù)荷率在0.10.25kgCOD/(kgVSS;d)時，有利于顆粒污泥的形成。4 堿度 堿度對污泥顆?；挠绊懕憩F(xiàn)在兩方面： 一是對顆?；M(jìn)程的影響； 二是對顆粒 污泥活性的影響。后者主要表現(xiàn)在通過調(diào)節(jié) pH值(即通過堿度的緩沖作用使 pH 值變化較小 )使得產(chǎn)甲烷菌呈不同的生長活性，前者主要表現(xiàn)在對污泥顆粒分布及顆粒化速度的影響。 在一定的堿度范圍內(nèi)， 進(jìn)水堿度高的反應(yīng)器污泥顆粒化速度快，但顆粒污泥的產(chǎn)甲烷活性低；進(jìn)水堿度低的反應(yīng)器其污泥顆?；俣嚷?但顆粒污泥的產(chǎn)甲烷活性高。 因此，在污泥顆?；^程中進(jìn)水堿度可以適當(dāng)偏高(這主要是因?yàn)榇藭r產(chǎn)甲烷菌會受到嚴(yán)重抑制 )以加速污泥的顆粒化

44、， 使反應(yīng)器快 速啟動；而在顆粒化過程基本結(jié)束時， 進(jìn)水堿度應(yīng)適當(dāng)偏低以提高顆粒污泥的產(chǎn) 甲烷活性。1 。5 接種污泥 顆粒污泥形成的快慢很大程度上決定于接種污泥的數(shù)量和性質(zhì)根據(jù)Lettinga 的經(jīng)驗(yàn)，中溫型 UASB反應(yīng)器的污泥接種量需稠密型污泥12 15kgVSS/m3或稀薄型污泥6 kgVSS/m。高溫型UASB反應(yīng)器最佳接種量在 6 15kgVSS/m3過低的接種污泥量會造成初始的污泥負(fù)荷過高， 污泥量的迅速增長 會使反應(yīng)器內(nèi)各種群數(shù)量不平衡， 降低運(yùn)行的穩(wěn)定性， 一旦控制不當(dāng)便會造成反 應(yīng)器的酸化。 較多的接種菌液可大大縮短啟動所需的時間， 但過多的接種污泥量 沒有必要。一般說來， 用處理同樣性質(zhì)廢水的厭氧反應(yīng)器污泥作種泥是最有利的， 但在沒有 同類型污泥時。不同的厭氧污泥同樣對反應(yīng)器的啟動具有一定的影響，沒有處理同樣性質(zhì)廢水的厭氧反應(yīng)器污泥作種泥時， 厭氧消化污泥或糞便可優(yōu)先 考慮。6 溫度溫度對于UASB勺啟動與