IC反應器構造及設計要點.docx

IC反應器一、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(xiàn)第一反應室混合液的內部循環(huán)。IC 反應器的命名由此得來。內循環(huán)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(tài)，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(xù)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(qū)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(lián)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(xiàn)下部混合液的內循環(huán)，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(xù)進行后處理（或稱精處理），使出水達到預期的處理要求。下圖為BIOPAQ IC reactor的示意圖：二、IC反應器的設計IC反應器的涉及內容包括反應器的容積負荷、三相分離器、循環(huán)系統(tǒng)、布水系統(tǒng)及反應器的外形尺寸等。1、COD容積負荷的確定表4-1歸納了國外生產裝置和中試裝置所推薦的COD容積負荷。這些數(shù)據(jù)對于主要含溶解性有機物的廢水來水，是比較安全的，實際的中試和小試裝置上達到的COD負荷遠遠高于此值。2、三相分離器三相分離器的設計目的是使沼氣從混合液和上浮的污泥絮體或顆粒中分離出來，并使污泥盡可能很好地與水分離，返回反應區(qū)。三相分離器同UASB中的，因此具體見UASB中三相分離器的設計。3、配水系統(tǒng) 為了盡可能減少污泥床內出現(xiàn)的溝流、斷路等不利因素，涉及良好的配水系統(tǒng)顯得尤其重要。均勻的布水和良好的混合將充分發(fā)揮IC反應器內顆粒污泥的性能，提高生化降解速率創(chuàng)造條件。反應器底部配水管的布置方式可以是多種多樣的（詳細見UASB中的布水方式）。比較簡單的是采用類似快濾池用的穿孔管配水系統(tǒng)。國外在生產裝置的設計中，常根據(jù)反應器內可能的污泥狀態(tài)和最小COD容積負荷確定每平方米底面積所需要的進水孔數(shù)（見表4-2）。4、循環(huán)系統(tǒng)IC反應器中的三相分離器、氣液分離器和沼氣提升管、泥水下降管構成了反應器的“心臟”和循環(huán)系統(tǒng)，兩者協(xié)同作用使得該反應器在處理有機工業(yè)廢水方面比其他反應器更有優(yōu)勢。一級三相分離器收集的沼氣經由沼氣提升管攜帶泥水倒入頂部的氣液分離器，分離后的泥水再沿泥水下降管返回反應器底部，與底部進水充分混合。因此，沼氣提升管的設計要考慮能夠使所收集的沼氣順利導出，還要考慮由氣體上升產生的氣提作用能夠帶動泥水上升至頂部的氣液分離器。這必然涉及到一級三相分離器的相對位置和沼氣提升管管徑的大小。泥水下降管必須保證不被下降的污泥堵塞，其管徑可比沼氣提升管管徑粗一些，以利于泥水在重力作用下自然下降至反應器底部和進水混合。此外，頂部氣液分離器要大小適當，以維持一定的液位從而保證穩(wěn)定的內循環(huán)量。5、高徑比的控制 對于特定的廢水，在一定的處理容量條件下高徑比的不同將直接導致反應器內水流狀況的不同，并通過傳質速率最終影響生物降解速率，能否控制合適的高徑比還將直接影響沉淀出水的效果。過高的反應器高度必使水泵動力消耗增加。國外的生產裝置，高徑比一般為48，反應器的直徑和高度的關系主要通過選擇適當?shù)谋砻尕摵桑ɑ蛩νＡ魰r間來確定）。根據(jù)反應器的高度、容積、以及設計的表面負荷，便可以確定反應器的橫截面積。6、其他 在幾乎所有的IC反應器的文獻里的構造圖中，在與第一級三相分離器相連的出氣管（即上水管）和下降管以及與第二級三相分離器相連的出氣管是分開標畫的，而在實際