内循环厌氧反应器（IC）探讨

内循环厌氧反应器（IC）探讨 内循环厌氧反应器(IC)探讨 中国沼气Ch/na嘈?2001,19(1)27 内循环厌氧反应器(IC)探讨 邵希豪'喻俊范国东施浩川姬巧玲' (武汉市能源科学技术研究所,j65北武汉430019;2.河南新野汉华集团,河南薪野473000) 摘要:本文对内循环厌氧反应器的基本结构与原理进行了讨论.笔者认为,1c反应器具有产业 化发展前景. 关键词:厌氧处理;IC反应器 中圈分类号:??,$216.4文献标识码:A文章编号:1000—1166(2001)仇一OO27—02 ADi9哪叫佃rnt~-m-rdeRI蛳,slIA0Xl-lum,wJ帅,FANOao-do~getal,(sc_旧雌D留n 曲口ok留 hm?0fWuhmaCity,Wuhan430019,PR(1l_嘣) :andoperafi~0flntet-~cyc|eRe~er—dlwassed,andadvantage0fI}Ie10r?provedthis pet Keya~rd:Intet-l~cyc[eR朗d时:anaerobicdigestion 为降低有机废水厌氧处理工程的造价, 人们一直在努力开发高有机负荷的厌氧反应 器.现今应用较多的是70年代由荷兰开发 出的UASB,其有机负荷比常规厌氧反应器 高,属第二代厌氧反应器.80年代中期,荷 兰又开发出内循环(Ic)厌氧反应器.它的有 机负荷更高,被认为是第三代厌氧反应器. 我国于1996年开始引进这一技术,用于啤酒 废水的处理,有机负荷达到25?I11d,. 由于Ic反应器有较高的有机负荷,而且,适 合于处理浓度较低和温度较低的有机废水, 从而引起了人们极大的关注.我们对fc反 应器进行了初步的研究,并在研究的基础上 提出了产业化的 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 .本文仅对fc反 应器的基本结构和原理开展讨论. l提高有机负荷的途径 要提高厌氧反应器的有机负荷,必须提 高厌氧消化的速率.除营养,温度,pH等条 件外,反应器的污泥浓度,以及荇泥与有机物 之间的有效接触(即传质过程)是影响厌氧消 化速率的两个最重要因素.厌氧反应器要有 收藕日期~"2000一?一21 较高的有机负荷,就必须同时具备两个条件 较高的樗泥浓度和良好的传质过程. 2UASB反应器的缺陷 为提高泥浓度,已开发出了各种能滞 留污泥的厌氧反应器,其中应用最广的是 UASB.UASB依靠颗粒污泥的形成和三相分 离器的作用,使污泥滞留在反应器中,从而提 高了反应器的污泥浓度.也提高了反应器的 有机负荷.但UASB的传质过程并不理想, 进一步提高有机负荷因此而受到了限制. 众所周知,荇泥与有机物的良好接触主 要是靠进水和产气的搅动.因此,强化传质 过程最有效的方珐是提高 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面水力负荷和表 面产气负荷.然而,高负荷所产生的剧烈搅 动会使UASB中的污泥处于完全的膨胀状 态,使原本是SilT>HRT的反应器向SRT= HRT的方向转变,导致污泥过量流失.为避 免出现过高的水力负荷和产气负荷.UASB 常常将进水的上升流速控制在1,2m?h 以内,将反应器的高度控制在6m以下.所 以说,UASB的缺陷就在于未能解决好传质问 题. 要达到强化传质的目的,一方面应尽量 中国招气ChinaBiogas2001,19(1) 提高水力负荷和产气负荷,另一方面又必须 防止因"高负荷"所造成的污泥过量流失.第 二代厌氧反应器的产生是由于实现了"污泥 停留时间与水力停留时间相分离",提高了污 泥浓度的结果.而第三代厌氧反应器的产生 则是在此基础上进一步实现了"高负荷与污 泥流失相分离",强化了传质过程的结果. 3内循环厌氧反应器的特点 Ic反应器既能滞留污泥,又能强化传质 过程,它具有以下特点: (1)实现了"高负荷与污泥流失相分离". IC反应器由上,下两个反应室所组成.下反 应室为"高负荷区",水力负荷和产气负荷都 很大.污泥的膨胀率最大可以达到100%. (上反应室有充足的空向接纳下反应室过分 膨胀的污泥,避免了污泥的过量流失).上反 应室为"低负荷区",水力负荷和产气负荷比 下反应室小得多,有利于污泥的滞留,具有 SRT>HRT的特征.故上反应室的结构与 UASB类似.Ic反应器通过上,下两个动力 学过程不同的反应室的设置,实现了"高负荷 与污泥流失相分离",既保持了枵泥的高浓 度,又强化了传质过程,故有机负荷很高.在 处理啤酒废水时,UASB的有机负荷通常为5 , 7kg-md,,而IC反应器可达到25虹? m一d. (2)具有一个无外加动力的内循环系统. IC反应器的上,下两个反应室是由中部一集 气罩分隔而成.集气罩顶部设有沼气提升管 (上行循环管),它直通Ic反应器顶部的气液 分离器.气液分离器底部设有一回流管(下 行循环管),直通下反应室底部.集气罩,气 液分离器和上行与下行循环管构成了Ic反 应器的"心脏"与"循环系统".驱动发酵液循 而是有赖于反应器本身所 环无须外加动力, 产生的沼气.当沼气进入上行循环管后,管 内发酵液与管外发酵液会形成密度差,正是 这一密度差驱动着发酵液的内循环.我们的 研究表明:发酵液的循环量不仅与沼气的产 量有关,而且与循环管的直径和高度有关. (3)内循环的作用在于增大水力负荷,强 化传质过程.下反应室是消化有机物的主要 场所,故产气负荷较大.所产沼气经集气罩 收集后,沿着提升管上升,同时将发酵液提升 至气液分离器,分离出沼气后的发酵液借助 于高水位的势能,沿着回流管返回到下反应 室.这一循环过程可使下反应室的水力负荷 比进水时的水力负荷增加0.5,20倍.在较 大产气负荷和较大水力负荷的共同作用下, 下反应室的污泥达到充分的流化状态,从而 有着良好的传质过程,大大提高了厌氧消化 速率和有机负荷. 上反应室是消化下反应室未完全消化的 少量的有机物,沼气产量不大.同时由于下 反应室的沼气是沿着提升管外逸,并未进入 上反应室,故上反应室的产气负荷较低.此 外,发酵液的循环是发生在下反应室,对上反 应室影响甚微,上反应室的水力负荷仅取决 于进水时的水力负荷,故上反应室的水力负 荷较低.较低的产气负荷和较低的水力负荷 有利于污泥的沉降和滞留. (4)Ic反应器尤其适合于处理浓度较低 和温度较低的有机废水.常规反应器水力停 留时间长,处理有机废水需要较大的容积,处 理低浓度有机废水更加不经济.UASB反应 器处理低浓度有机废水虽然优于常规反应 器,但在低温条件下,因消化速率下降,产气 量少,搅动作用小,传质过程恶化,导致处理 效率下降. Ic反应器除具有有机负荷大,水力停留 时间短的优点外,还具有反应器底面积小,高 程大的特点.在反应器容积相同的情况下, 水力负荷与反应器的面积成反比,产气负荷 与反应器的高度成正比.Ic反应器的高度 一 般是U:LSB的2,5倍.所以,在同样的条 件下,Ic反应器的水力负荷和产气负荷也是 UASB的2,5倍,传质过程无疑比UASB好 得多.因此,只有IC反应器更适合于处理 (下转第页) 中国沼气Ch/naB/ogo~2001,19(1)33 3.4特点 优点: (1)适应性广,不受地理位置限制; (2)容积负荷高,容积产气率高,甲烷回 收量多; (3)占地少; 缺点: (1)投资大,5万头规模的猪场,投资在 300—500万元; (2)能耗高,处理1m]污水,耗电约1.5 kWh; (3)运行费高,处理1iii3污水,运行费 2.0元以上; (4)机械设备多,维护管理量大; (5)需要专门的技术人员运行管理; 几种模式仅仅是人为的划分,并非一成 不变.例如:还田制肥模式的贮粪池可以建 成地下式厌氧消化池;如果有足够的农田用 肥,无动力一自然处理模式中厌氧段的出水 可以直接作肥料,而不需要再进行处理;如果 有土地可以利用,机械化处理模式的厌氧出 水可以进行自然处理,而不进行昂贵的好氧 处理和后处理. 还田制肥模式可以实现污染物零排放, 资源化程度最高,但是,如果猪场没有足够的 农田消纳粪污能力,需要周围农户使用猪场 粪污,就存在着与周围农户协调问题.机械 化处理模式投资非常高,规模小的猪场是难 以承受的,即使能修建处理设施,也可能会因 为高运行费用而无法运转,该模式只能在前 两种模式无条件应用时,才选用.综合比较, 无动力一自然处理模式较具优势,因为我国 规模化猪场多半建在离大城市较远的地区, 饲养规模也不大,一般在2万头以下.因此 笔者倾向于我国规模化粪污处理采用无动力 一 自然处理模式. 参考文献: [】]弗武,谢小丽.胨仁忠等.广州市畜牧业废承排放与 治理理状分析[J]农业环境与发展,1998.(2):17一 ? [2]李宝林,王凯军.申立贤等大型集约化猪场粪承处 理现状硬建设[J].中国沼气,1998,16(2):31—33 [3]潘学峰,付泽口,B恤CH.发达国家畜禽废物处理 技术与立法J]农业工程,1995,ll(3):108一 Il3 [4董克虞畜禽粪便对环境的污染及资源化途径[J] 农业环境保护,1998,l7(96):281—283. [5]方仁声.大型猪场废水处理技术与应用[J]中国稆 气,1998,16(4):39—41 [明中华^民共和国行业 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 《污水稳定塘设计规范) [s].中国 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 出版社.北京.1993 [7]棘洁泉,杨可傻.刘膺虎等.集约化猪场粪便污水沼 气发酵综台处理系统的生产试验[J].中国i酉气, 1991.3:26—29. (上接第28页) COD浓度较低和温度较低的有机废水. 4IC厌氧反应器具有产业化的发展前景 现有的厌氧反应器有机负荷较低,所需 容积大,产业化十分困难.所以,开发高有机 负荷的反应器是实现产业化的先决条件.由 于Ic反应器有机负荷高,反应器容积可大大 缩小,Ic反应器较其它厌氧反应器更具备产 业化的条件.我们已设计出了生产,运输,安 装和维修都十分方便的可工厂化生产的Ic 反应器,现正是中试过程中. 参考文献: [1吴饮等啤酒生产唆水处理新技术——内循环反应 器[J].环境儇护,1997(4) [2]胡纪萃试呛内循环厌氧反应器[J]中消气. 1999.】7(2):3-6.