2反应器的工程应用及研究现状
2.1 工程应用现状
2.1.1处理土豆加工废水
1958 年荷兰以Q切路在一家土豆处理厂建立了第1个IC中试反应器,其后建造的100m3IC厌氧反应器都处理这种废水,运行表明:IC厌氧反应器的COD容积负荷达到35一50Kg/(m3?qd),停留时间前者为4一6h,而处理同样废水的UASB反应器的负荷仅为IC反应器的1/3左右。
2.1.2 处理啤酒废水
1996年沈阳华润雪花啤酒有限从荷兰PAQUES引进我国第1套IC反应器。反应器高16m,有效容积70m3处理水量400m3/d,COD去除率稳定在80%以上,容积负荷高达25一30Kg/(m3?qd)。此后,广州珠江啤酒公司采用直径9.5m,高20m的IC反应器,处理啤酒废水1000 m3/d。容积负荷最高可达40 Kg/(m3?qd),COD去除率在75%一80%。
2.1.3 处理高浓度酒精废水
郑州大学于2004年进行了IC反应器处理酒精工业废水的生产性启动的研究,并成功地应用于酒精工业废水的治理,COD去除率高达95%左右,进水COD为15g/L,其接种污泥采用酒精厂自行培养的消化污泥和污水处理厂的厌氧脱水污泥,接种质量浓度为13.4 mg/L和10.85 mg/L,并培养出了颗粒污泥。
2.1.4 处理造纸综合废水
IC反应器自1996年用于造纸废水处理以来,发展很快。如在德国的Wepa造纸厂,废水处理量为4000 m3/d,采用容积为385 m3、高20m的IC反应器,进水COD在1510一2920mg/L,容积负荷在9一20 Kg/(m3?qd),COD去除率为58%-74%。
2.2 反应器的研究现状
2.2.1 处理高含盐菊芭废水
Habets L.H.A对以IC反应器处理菊芭废水的研究进行了阐述,采用高22m,容积为1100 m3的IC厌氧反应器,每天处理800 m3废水,进水COD约7.9g/ L,COD去除率在50%以上,平均停留时间仅6.lh。
2.2.2 快速启动的研究
采用人工合成的葡萄糖配水,丁丽丽、吴静等分别对IC反应器的颗粒污泥变化规律以及初次启动和二次启动过程进行了较深人的研究,试验结果表明:启动过程可在5一35d内完成,快速启动是可行的。启动结束时COD容积负荷达12一15 Kg/(m3?qd),COD去除率在55%以上。
2.2.3 处理养猪废水
邓良伟利用容积为120L的IC反应器处理猪场废水,水力停留时间0.8一2d,负荷3一7 Kg/(m3?qd)。经过近半年的运行,结果表明,试验期间沼气产率达到1.5一3 m3/(m3?qd),COD平均去除率为80.3%,去除率95.8%,SS去除率78.5%。由于沉淀作用,对总氮(TN)、总磷(TP)都有一定的去除率。
3 IC反应器的研究发展趋势
3.1颗粒污泥培养技术与生物学研究
相对于UASB反应器,由于不同的水力条件和反应器结构,生产型的IC反应器内培养的颗粒污泥颗粒大、结构松散、强度低,因此,对反应器中颗粒污泥研究可为现有颗粒污泥理论提供有力证据,具有较大的学术价值和应用价值。另外,通过研究反应器中微生物学特性,确定反应器中优良颗粒污泥的形成机理,颗粒污泥中的微生物组成变化规律,为反应器应用奠定生物学基础。
3.2 反应器水力模型的合理性和实用性研究
目前常采用的IC反应器的水力模型是Pereboom等人于1994年在气升式反应器水力模型的基础上提出的,其合理性和实用性还有待进一步研究。对适合IC反应器的水力模型的研究,以及确定满足高负荷条件下反应器的流态分布、结构特性、水力学和传质特性等都是当前IC反应器技术亟待解决的问题。
3.3 反应器的结构优化
厌氧反应器结构对厌氧消化过程有很大的影响,国内外在IC反应器的工艺和设备等方面做了很多研究,但在反应器结构设计和优化方面还缺乏理论指导,许多投人生产运行的反应器都是凭经验设计的。一方面,内部过多的管路系统占用了反应器空间,使反应器的体积庞大,高度过高;另一方面,内部三相分离器的设计不尽合理,泥水气分离效果不好。为此 ,IC 反应器在结构优化、提高整个反应器的效率方面,还存在较大的挖潜空间。
3.4 快速启动方式与运行规律的研究
如何 在 短 期内实现快速启动是IC厌氧处理工程的关键,通过研究影响反应器效能的过程参数,掌握反应器的运行规律,从而建立切实可行的反应器快速启动方式和稳定操作运行方法。
从 目前IC反应器的应用来看,掌握IC反应器的快速启动与运行规律,对于工程设计与调试,的日常维护管理,提高经济效益等具有非常重要的意义。
3.5 应用领域的进一步拓展
CI反应器 因为回流的稀释作用,应该比UASB更能处理难降解甚至有毒的有机物,这一点已在普通EGSB反应器中得到普遍证实。目前,有关IC反应器的应用报道多在易降解废水的啤酒、柠檬酸等领域,其他仅有如造纸及高含盐菊芭废水方面的报道,应用领域有待进一步拓展。
3.6新的问题
客观地认识一个新的工艺是进一步开发研究的基础,COD容积负荷大幅度地提高使IC反应器具备很高的处理容量%同时也引入了新的问题:
(1)污泥分析表明,反应器比UASB反应器内含有较高浓度的细微颗粒污泥(形成大颗粒污泥的前体),加上水力停留时间相对短和较大的高径比,所以与UASB反应器相比IC反应器出水中含有更多的细微固体颗粒,这不仅使后续沉淀处理设备成为必要,还加重了后续设备的负担。事实上,研究IC反应器内颗粒污泥的性质,正是进一步揭示IC工艺机理的一个出发点。
(2)由于采用内循环技术和分级处理,所以IC反应器高度一般较高,而且内部结构相对复杂,不但增加了施工安装和日常维护的困难,对水泵动力消耗也存在负面影响。当然,由于IC反应器水力负荷较高%所以动力消耗还需结合实际综合考察。
(3)为适应较高的生化降解速率,许多IC反应器的进水需调节PH值和温度,为微生物的厌氧降解创造条件。从强化反应器自身功能的程度看,这无疑增加了IC反应器以外的附属处理设施,尽管目前大多数厌氧工艺也需要调节进水的温度和PH值。
4 IC反应器应用前景
尽管IC 反应器在应用中有一些未能很好解决的缺陷,但是由于IC反应器有着诸多以UASB为代表的第2代厌氧反应器无法比拟的优点,IC反应器越来越多地被应用于啤酒生产、造纸、食品加工、柠檬酸等的生产中,其在高浓度工业废水、有毒工业废水治理方面具有广阔的市场前景。
另外 ,IC 反应器目前主要应用于工业废水的治理,对于污水采用IC反应器的处理,仍有待于进一步探索。