IC

厭氧反應器

IC

厭氧反應器是在

UASB

反應器的基礎上發展而來的，

IC

厭氧反應器和

UASB

反應器一樣，

能夠形成高生物

活性的厭氧顆粒污泥，但不同的是這種反應器內部還能夠形成流體循環，其形成過程如下：

進水由底部進入第一反應區與顆粒污泥混合，大部分有機物在此被降解，產生大量沼氣，沼氣被下層三相

分離器收集，由于產氣量大和液相上升流速較快，沼氣、廢水和污泥不能很好分離，形成了氣、固、液混

合流體。又由于氣液分離器中的壓力小于反應區壓力，混合液體在沼氣的夾帶作用下進入氣液分離器中，

在此大部分沼氣脫離混合液外排，

混合流體的密度變大，

在重力作用下通過回流管回到第一反應區的底部，

與第一反應區的廢水、顆粒污泥混合，從而實現了流體在反應器內部的循環。內循環使得第一反應區的液

相上升流速大大增加，可以達到

10

～

20 m/h

。

第二反應區的液相上升流速小于第一反應區，一般僅為

2

～

10 m/h

。這個區域除了繼續進行生物反應之外，

由于上升流速的降低，還充當第一反應區和沉淀區之間的緩沖段，對解決跑泥、確保沉淀后出水水質起著

重要作用。

IC

厭氧反應器與

UASB

反應器相比具有以下優點：

①有機負荷高。內循環提高了第一反應區的液相上升流速，強化了廢水中有機物和顆粒污泥間的傳質，使

IC

厭氧反應器的有機負荷遠遠高于普通

UASB

反應器。

②抗沖擊負荷能力強，

運行穩定性好。

內循環的形成使得

IC

厭氧反應器第一反應區的實際水量遠大于進水

水量，

例如在處理與啤酒廢水濃度相當的廢水時，

循環流量可達進水流量的

2

～

3

倍；

處理土豆加工廢水時，

循環流量可達

10

～

20

倍。

循環水稀釋了進水，提高了反應器的抗沖擊負荷能力和酸堿調節能力，

加之有第

二反應區繼續處理，通常運行很穩定。

③基建投資省，占地面積少。在處理相同廢水時，

IC

厭氧反應器的容積負荷是普通

UASB

的

4

倍左右，故

其所需的容積僅為

UASB

的

1/4

～

1/3

，節省了基建投資。加上

IC

厭氧反應器多采用高徑比為

4

～

8

的瘦高

型塔式外形，所以占地面積少，尤其適合用地緊張的企業。

④節能。

IC

厭氧反應器的內循環是在沼氣的提升作用下實現的，不需外加動力，節省了回流的能源。

先后應用于大型淀粉廠、酒精廢水、生物制藥廠、農藥廢水廢水處理系統

厭氧

IC

反應器的原理及設計

一、

IC

反應器的原理

IC 

反應器的構造特點是具有很大的高徑比，一般可達

4 

～

8

，反應器的

高度可達

16 

～

25m

。

所以在外形上看，

IC 

反應器實際上是個厭氧生化反應塔。

由圖

17-1 

可知，

進水通過泵由反應器底部進入第一反應室，

與該室內的厭

氧顆粒污泥均勻混合。

廢水中所含的大部分有機物在這里被轉化成沼氣，

所產生

的沼氣被第一反應室的集氣罩收集，沼氣將沿著提升管上升。沼氣上升的同時，

把第一反應室的混合液提升至設在反應器頂部的氣液分離器，

被分離出的沼氣由

氣液分離器頂部的沼氣排出管排走。

分離出的泥水混合液將沿著回流管回到第一

反應室的底部，

并與底部的顆粒污泥和進水充分混合，

實現第一反應室混合液的

內部循環。

IC 

反應器的命名由此得來。內循環的結果是，第一反應室不僅有很

高的生物量、

很長的污泥齡，

并具有很大的升流速度，

使該室內的顆粒污泥完全

達到流化狀態，

有很高的傳質速率，

使生化反應速率提高，

從而大大提高第一反

應室的去除有機物能力。

經過第一反應室處理過的廢水，

會自動地進入第二反應

室繼續處理。

廢水中的剩余有機物可被第二反應室內的厭氧顆粒污泥進一步降解，

使廢水得到更好的凈化，

提高出水水質。

產生的沼氣由第二反應室的集氣罩收集，

通過集氣管進入氣液分離器。

第二反應室的泥水混合液進入沉淀區進行固液分離，

處理過的上清液由出水管排走，沉淀下來的污泥可自動返回第二反應室。這樣，

廢水就完成了在

IC 

反應器內處理的全過程。

綜上所述可以看出，

IC 

反應器實際上是由兩個上下重疊的

UASB 

反應器

串聯組成的。由下面第一個

UASB 

反應器產生的沼氣作為提升的內動力，使升

流管與回流管的混合液產生密度差，

實現下部混合液的內循環，

使廢水獲得強化

預處理。上面的第二個

UASB 

反應器對廢水繼續進行后處理（或稱精處理）

，使

出水達到預期的處理要求。

IC厭氧反應器的應用和發展

發表時間：2016/8/22   來源：《低碳地產》2015年第11期   作者：岳廣磊 高旭

    【摘  要】IC厭氧反應器擁有較大的上升流速、高效的泥水混合強度、突出的承載容積負荷能力、穩定的出水等特性，易于培養高活性的厭氧顆粒污泥，目前厭氧內循環反應器（IC）在啤酒、制藥、化工等高濃度廢水行業已有應用實例，但因反應器結構復雜、泥水混合不理想，易出現短流現象，三相分離器的分離效果不佳，操作要求嚴格、反應器啟動慢等缺陷使該反應器的推廣受到限制。所以對IC厭氧反應器的改良優化和系統內顆粒污泥的探究擁有重要的實際意義。本文結合某酒廠對IC厭氧反應器的應用進行了研究。
        【關鍵詞】IC厭氧反應器；應用；實例分析

        一、厭氧反應器發展歷程
        最初的厭氧反應器雛形來源于1896年英國出現的首座用于處理生活污水的厭氧消化池，其產生沼氣用于照明，并逐步被各個國家所采納。他們主要用于污泥和糞肥的消化，以及生活污水的處理，而一般容積負荷僅為4～5kgCOD/（m3?d）。隨后，荷蘭大學環境系Lettinga等在1974—1988年開發研制了上流式厭氧污泥床（UpflowAna-erobicSludgeBed，UASB）反應器，通過將厭氧活性污泥中的反應槽和沉淀槽相合并，進而建立一套簡化的系統反應器。相比其他厭氧反應器，其最大的優勢就在于運行費用低廉、處理效率高、生物量高、耐沖擊負荷、適應較廣范圍的pH值和溫度變化且操作簡單等，而被廣泛應用。根據UASB反應器內部結構不同，可以分為常規型和內循環型，后者主要通過增加出水內循環裝置，綜合內循環區、反應區和氣液固三相分離區進而形成調節、厭氧反應和三相分離為一體的厭氧反應系統，從而擴大其COD適應范圍、縮短啟動周期、減少生物量損耗，進而獲得更好地處理效率。
        但UASB反應器在運行中容易出現短流、死角和堵塞等一些問題，同時為了進一步增強厭氧微生物與廢水的混合與接觸，提高負荷及處理效率，擴大適用范圍，在其基礎上又研究發明了第二、三反應器，包括厭氧顆粒污泥膨脹床（ExpandedGranul-arSludgeBed，EGSB）、厭氧內循環反應器InsideCycling，IC）、厭氧折板式反應器（AnaerobicBaff-ledReactor，ABR）、厭氧序列式反應器（AnaerobicSequencingBatchReactor，ASBR）、厭氧膜生物系統（AnaerobicMembraneBiosystem，AMBS）等。EGSB反應器主要針對高濃度有機廢水處理過程中出現的水利條件、生物量缺少等問題，通過增加其高徑比，延長兩者接觸時間；同時增大空塔速率使得污泥能通過膨脹的形式充滿反應器內部，減少了未反應區體積；另外通過外部增加出水回流，確保了生物量流失的減少。另一方面，由于外加動力形成回流，所以使得EGSB反應器在運行時需要消耗更多的能量，費用增加，且出水水質不穩定。
        IC反應器最直觀的區別在于其分為2個反應室并具有1個三相分離器。第1反應室處于高負荷運行階段，大部分有機物在這里被降解而轉化為甲烷，它通過升流管被頂部的氣液分離器分離再被集氣罩收集，而污泥可以形成2個內部循環，從而在確保接觸充分的同時，也減少了污泥的流失。
        二、案例分析
        （一）新型內循環厭氧反應器設計參數及運行參數
        1、進水水量、水質
        某酒業有限公司主要采用高粱為原料的釀酒工藝，高濃度的有機廢水主要來自加工過程中的高濃度鍋底水，煮糧水與原老車間綜合廢水等。設計進水水量為400m3/d。設計進水水質：CODcr：13000mg/L，pH：4.5~5，溫度：30℃~37℃。

       2、新型內循環厭氧反應器
        新型內循環厭氧反應器采用一座直徑為5.2m，高度22.6m，有效高度為18.2m，鋼罐結構形式，鋼罐外設保溫層減少因環境變化產生的溫差。
        3、工藝參數控制范圍
        厭氧微生物的主要影響因素主要有溫度、pH和進水負荷等。根據影響因素，選擇運行工藝參數的控制范圍為：溫度：30℃~37℃；pH：6~8；水力負荷：5~6m3/（m2?h）。工藝參數的主要控制手段為：進水溫度的控制利用蒸汽自動加熱和罐體保溫方式，進水pH的調節直接通過加藥實現，水力負荷利用進水流量計和進水泵聯動控制。
        （二）運行概況及結果分析
        該新型內循環厭氧反應器2014年6月啟動運行，2014年10月達到設計的水質和水量，并保持穩定運行。穩定運行期間，經過對進水容積負荷、進出水pH值、COD去除率等常規檢測參數進行記錄和分析，分析結果如下。
        1、進/出水COD值與COD去除率的關系
        新型內循環厭氧反應器的運行效果最直觀的方法是通過進水COD值、出水COD值和COD去除率來判斷。本項目在穩定運行過程中進水COD值變化區間為9100～18600mg/L，最大值比最小值大將近一倍，變化幅度大，主要是受酒廠排放廢水的影響；進水COD值在11300～18000mg/L期間，去除率大于85%，最高可達92%；在得到的數據中，進水COD值的增加有利于COD的去除。由于新型內循環厭氧反應器內是通過氣水混合進行攪拌，當進水COD值較低時，攪拌無法滿足全混流狀態，影響COD值的去除，但若攪拌過大，新型內循環厭氧反應器內的泥就易跟水一起溢出。出水COD值變化區間范圍為1150～2150mg/L，最大值比最小值大將近一倍，變化幅度大，對后續生化系統還是會造成一定的沖擊；出水COD值變化的曲線與去除率相反，但與進水COD值的變化相關性不大。
        2、進水容積負荷與COD去除率的關系
        進水水質的變化，引起進水容積負荷的變化，通過分析，容積負荷在9.4～19.2kgCOD/（m3?d）之間，COD去除率在0.78～0.92之間，COD去除率大于85%的幾率為93%，說明該內循環厭氧反應器抗負荷變化能力強；當進水容積負荷低于19.17kgCOD/（m3?d）時，根據容積負荷曲線的變化趨勢與COD去除率曲線的變化相近，當進水負荷在不小于12kg-COD/（m3?d）時，COD去除率大于85%，去除效果穩定。
        3、進水pH值與出水pH值的關系
        pH值是作為反映新型內循環厭氧反應器微生物水解、酸化和甲烷化階段的參數，在穩定運行期間，也作為工程中新型內循環厭氧反應器微生物是否穩定的簡便判斷方法，盡管相對VFA、ALK等參數來說具有延遲性，但就其方便性在厭氧處理工程實際運行過程中被廣泛的應用。該酒廠進水pH值經加藥調節后變化區間在5.9～6.5之間，變化幅度為0.6，基本穩定在7.5～7.8之間，變化幅度為0.3，相對于進水pH值變化，出水pH值變化幅度較小、穩定；從曲線上來看，進水pH值的變化會引起出水pH值的變化，但變化時間相對延后1天左右。
        三、厭氧反應器展望
        根據特定污水參數，選擇合適的反應器及合理的物理參數均是高效率的基礎。而其中厭氧污泥的選擇，其中顆粒厭氧污泥具有較低的污泥體積指數，從而具有更高的污泥停留時間，且能為微生物的生長繁殖提供更大的表面積，從而適應更高的有機負荷。另一方面，通過多種反應器聯用及在線監測有利于對復雜廢水厭氧處理的快速啟動和高效處理。
參考文獻：
[1]戴若彬，陳小光，姬廣凱，AwadAbdelgad，向心怡，唐萌嫣，曾祥柳.厭氧內循環反應器的結構、應用與優化[J].化工進展，2014，09
[2]鐘啟俊.內循環（IC）厭氧反應器在廢水處理中的應用[J].中國環保產業，2014，08
[3]任鵬.IC厭氧反應器處理釀造廢水特性研究[D].安徽建筑大學，2014

IC反應器的構造及原理

來源:環保網

IC厭氧反應器由兩個反應室疊加而成,每個厭氧反應室的頂部各設一個三相分離器,如同兩個UASB反應器的上下重疊串聯組成,由5個基本部分組成:混合區、顆粒污泥膨脹床區(第一反應區)、精處理區(第二反應區)、內循環系統和出水區。在第一反應室的集氣罩頂部設有沼氣升流管直通IC反應器頂部的氣液分離器,氣液分離器的底部設一回流管直通至反應器的底部。內循環系統是IC工藝的核心部分,由一級三相分離器、沼氣提升管、氣液分離器和泥水下降管等組成。內循環裝置,改變了產氣負荷與水力負荷的作用方向,在高負荷下能避免污泥的流失,在一定程度上實現了/高負荷與污泥流失相分離0,從而使IC厭氧反應器具有比UASB、EGSB更高的有機負荷。
IC反應器的有機物生物降解分為兩個階段,底部一個階段(第一反應區)處于高負荷,上部一個階段(第二反應區)處于低負荷。廢水首先進入反應器底部的混合區,并與來自泥水下降管的內循環泥水混合液充分混合后進入第一反應區進行生物降解,大部分有機物在這里被降解而轉化為沼氣,所產生的沼氣被第一反應區的集氣罩收集,由于沼氣氣泡形成過程中對液體所作的膨脹功產生了氣體提升作用,使得沼氣、污泥和水的混合物沿沼氣提升管上升至反應器頂部的氣液分離器,沼氣在該處與泥水混合液被分離出的沼氣從氣液分離器頂部的導管排走,分離出的泥水混合液將沿著回流管返回到第一厭氧反應區的底部,并與底部的顆粒污泥和進水充分混合,實現了混合液的內部循環。內循環使第一厭氧反應區不僅有很高的生物量,很長的污泥齡,并具有很大的升流速度,一般為10~20m/h,使該室內的顆粒污泥完全達到流化狀態,從而大大提高第一反應室去除有機物的能力。經第一反應區處理過的廢水,進入第二厭氧反應區繼續進行降解。
 
第二反應區的液體上升流速小于第一反應區,一般為2~10m/h。該區除了繼續進行生物反應外,由于上升流速的降低,還充當第一反應區和沉淀區之間的緩沖段,對防止污泥流失及確保沉淀后的出水水質起著重要作用。廢水中的剩余有機物可被第二反應區的厭氧顆粒污泥進一步降解,使廢水得到更好的凈化,提高出水水質。產生的沼氣由第二厭氧反應區的集氣罩收集,通過集氣管進入氣)液分離器。
 
第二厭氧反應室的混合液在沉淀區進行固液分離,處理過的上清液由出水管排走,沉淀的污泥可自動返回到第二厭氧反應室。

_{外循環厭氧反應器}

ECAR是（External Circulation Anaerobic Reactor）的英文縮寫，名叫外循環厭氧反應器，是一種采用生物法處理廢水的高速厭氧反應器。

簡介

外循環厭氧反應器(ECAR)是在上流式厭氧污泥床（UASB）的基礎上發展起來的，采用外循環系統和顆粒污泥技術，是傳統的膨脹顆粒污泥床反應器（EGSB）的改進型，屬于高效厭氧反應器。

工作原理

ECAR充分利用了厭氧顆粒污泥技術，通過外循環為反應器提供充分的上升流速，保持顆粒污泥床的膨脹和反應器內部的混和，提高了反應器的處理效率。

高濃度廢水由布水系統從ECAR底部泵入，與反應器內的厭氧顆粒污泥充分混合，絕大部分有機物質被轉化為沼氣，氣液分離模塊將沼氣、水和污泥實現良好分離，沼氣由頂部進入沼氣輸送系統，廢水由出水管流入后續處理系統，厭氧污泥回流至污泥床。

技術特點

ECAR反應器底部設有旋流配水系統，污水在ECAR反應器內呈旋流上升狀，布水均勻且避免了“短流”現象的發生.其水力上升速度可達6一10m/h，故顆粒污泥處于膨脹狀態，與廢水中的有機物接觸更加充分，傳質效率高，有機物去除率高，容積負荷提高可達到10一20kgCOD/(m3.d)。[1] 

ECAR反應器采用增加高徑比、出水回流技術和安裝小間距三相分離裝置，一方面有利于保證較高水力上升流速的同時減少三相分離器的水力負荷;另一方面通過設置小間距的三相分離器有效的提高了粘附氣泡的顆粒污泥與斜板碰撞的機會，改善了泥水分離效果，增強了沼氣的收集能力，使ECAR反應器內保持高濃度的顆粒污泥。

技術特點：

00001. 

外循環系統

00002. 

00003. 

高效的分離模塊

00004. 

00005. 

污泥濃度高

00006. 

00007. 

高負荷

00008. 

00009. 

抗沖擊負荷能力強

00010. 

00011. 

占地面積小

00012. 

00013. 

造價低

00014. 

正是由于ECAR反應器獨特的技術優勢，使其可以用于如屠宰廢水、甲醇廢水、啤酒廢水等多領域高濃度有機污水的處理工程中，并且獲得較高的處理效率.[2] 

構造

構造上的特點是集生物反應與沉淀于一體，是一種結構緊湊的厭氧反應器。反應器主要由下列幾個部分組成。

布水系統

其主要功能是：

1.將進入反應器的原廢水均勻地分配到反應器整個橫斷面，并均勻上升；

2.起到水力攪拌的作用。

這都是反應器高效運行的關鍵環節。

反應區

是ECAR的主要部位，包括顆粒污泥區和懸浮污泥區。在反應區內存留大量厭氧顆粒污泥，具有良好凝聚和沉淀性能的污泥在池底部形成顆粒污泥層。廢水從污泥床底部流入，與顆粒污泥混合接觸，污泥中的微生物分解有機物，同時產生的微小沼氣氣泡不斷放出。微小氣泡上升過程中，不斷合并，逐漸形成較大的氣泡。在顆粒污泥層的上部，由于沼氣的攪動，形成一個污泥濃度較小的懸浮污泥層。

循環系統

水經循環泵作用，通過循環管路回到反應器底部，完成循環過程。使水力上升速度達到6~10m/h。

三相分離器

由沉淀區、回流縫和氣封組成，其功能是將氣體（沼氣）、固體（污泥）和液體（廢水）等三相進行分離。沼氣進入氣室，污泥在沉淀區進行沉淀，并經回流縫回流到反應區。經沉淀澄清后的廢水作為處理水排出反應器。

三相分離器的分離效果將直接影響反應器的處理效果。

氣室

反應器本身就是密封的，上端液位以上部位就可作為氣室，也可在頂部再建集氣罩。其功能是收集產生的沼氣，并將其導出氣室送往沼氣柜。

處理水排出系統

功能是將沉淀區水面上的處理水，均勻地加以收集，并將其排出反應器。

此外，在反應器內根據需要還要設置排泥系統和浮渣清除系統。

設計

主要內容有：

①根據水質特點、水量大小、去除率等選定池型，確定主要尺寸；

②設計進水、布水、循環和出水系統；

③選定三相分離器的型式，沼氣回收設備。

設計參數應通過試驗確定，無條件試驗時可參考經驗參數進行設計