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厌氧内循环反应器IC
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&&污水处理厌氧内循环IC罐工艺,IC反应器构造简图、混合部分、膨胀床部分、精处理部分、回流系统,IC反应器的优点等
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IC反应器属于第三代厌氧反应器，进水通过泵由反应器底部进入第一反应室，与该室内的厌氧颗粒污泥均匀混合。废水中所含的大部分有机物在这里被转化成沼气，所产生的沼气被第一反应室的集气罩收集，沼气将沿着提升管上升。沼气上升的同时，把第一反应室的混合液提升至设在反应器顶部的气液分离器，被分离出的沼气由气液分离器顶部的沼气排出管排走。分离出的泥水混合液将沿着回流管回流到第一反应室的底部，并与底部的颗粒污泥和进水充分混合，实现第一反应室混合液的内部循环。IC反应器的得名由此而来。内循环的结果是，第一反应室不但有很高的生物量、很长的污泥龄，并具有很大的升流速度，使该室内的颗粒污泥完全达到流化状态，有很高的传质速率，使生化反应器速率提高，从而大大提高第一反应室的去除有机物的能力。?
&&& 经过第一反应室处理过的废水，会自动的进入第二反应室继续处理。废水中的剩余有机物可被第二反应室的厌氧颗粒污泥进一步降解，使废水得到更好的净化，提高出水水质。产生的沼气由第二反应室的集气罩收集，通过集气管进入气液分离器，第二反应室的泥水混合液进入沉淀区进行固液分离，处理过的上清液由出水管排走，沉淀下来的污泥可自动返回到第二反应室。这样，废水就完成了在IC反应器内处理的全过程。
综上所述可以看出，IC反应器实际上是由两个上下重叠的UASB反应器串联组成的。由下面第一个UASB反应器产生的沼气作为提升的内动力，使升流管与回流管的混合液产生密度差，实现下部混合液的内循环，使废水获得强化预处理。上面的第二个UASB反应器对废水继续进行后处理(或称精处理)，使出水达到预期的处理效果。?
虽然IC反应器与UASB由许多相似之处，并且可以理解为IC反应器是由UASB演化过来的，但我们认为无论在占地面积还是处理负荷乃至出水稳定性等方面，IC反应器工艺都有其不可替代的优越性。
二、&IC反应塔技术优点
IC反应器的构造及其工作原理决定了其在控制厌氧处理影响因素方面比其它反应器更具有优势。
（1）容积负荷高：IC反应器内污泥浓度高，微生物量大，且存在内循环，传质效果好，进水有机负荷可超过普通厌氧反应器的3倍以上。
（2）节省投资和占地面积：IC反应器容积负荷率高出普通UASB反应器3倍左右，其体积相当于普通反应器的1/4~1/3左右，大大降低了反应器的基建投资。而且IC反应器高径比很大，所以占地面积特别省，非常适合用地紧张的工矿企业。
（3）抗冲击负荷能力强：处理低浓度废水（COD=mg/L）时，反应器内循环流量可达进水量的2~3倍；处理高浓度废水（COD=mg/L）时，内循环流量可达进水量的10~20倍。大量的循环水和进水充分混合，使原水中的有害物质得到充分稀释，大大降低了毒物对厌氧消化过程的影响。
（4）抗低温能力强：温度对厌氧消化的影响主要是对消化速率的影响。IC反应器由于含有大量的微生物，温度对厌氧消化的影响变得不再显著和严重。通常IC反应器厌氧消化可在常温条件（20~25 ℃）下进行，这样减少了消化保温的困难，节省了能量。
（5）具有缓冲pH的能力：内循环流量相当于第1厌氧区的出水回流，可利用COD转化的碱度，对pH起缓冲作用，使反应器内pH保持最佳状态，同时还可减少进水的投碱量。
（6）内部自动循环，不必外加动力：普通厌氧反应器的回流是通过外部加压实现的，而IC反应器以自身产生的沼气作为提升的动力来实现混合液内循环，不必设泵强制循环，节省了动力消耗。
（7）出水稳定性好：利用二级UASB串联分级厌氧处理，可以补偿厌氧过程中K s高产生的不利影响。Van Lier[6]在1994年证明，反应器分级会降低出水VFA浓度，延长生物停留时间，使反应进行稳定。
（8）启动周期短：IC反应器内污泥活性高，生物增殖快，为反应器快速启动提供有利条件。IC反应器启动周期一般为1～2个月，而普通UASB启动周期长达4～6个月。
（9）沼气利用价值高：反应器产生的生物气纯度高，CH4为70％～80％，CO2为20％～30％，其它有机物为1％～5％，可作为燃料加以利用。
三、&本工程IC反应塔设计计算
IC反应器，即内循环厌氧反应器，相似由2层UASB反应器串联而成。其由上下两个反应室组成。在处理高浓度有机废水时，其进水负荷可提高至20～50kgCOD/(m3?d)。与UASB反应器相比，在获得相同处理速率的条件下，IC反应器具有更高的进水容积负荷率和污泥负荷率，IC反应器的平均升流速度可达处理同类废水UASB反应器的20倍左右。
1、&参数选取
设计参数选取如下：第一反应室的容积负荷NV1＝20kgCOD/(m3?d)，：第二反应室的容积负荷NV2＝8kgCOD/(m3?d)；污泥产率0.03kgMLSS/kgCOD；产气率0.35m3/kgCOD
2、&设计水质
设 计 参 数
&CODcr&BOD5&SS
进水水质/ (mg/L)&&3000
去除率/ %&85&90&30
出水水质/ (mg/L)&0
3、&设计水量
Q＝800m3/d＝33.3m3/h（按35m3/h设计）
反应器所需容积及主要尺寸的确定（见附图6-4）
4、&有效容积& 本设计采用进水负荷率法，污泥为颗粒污泥等情况进行计算。
& 式中 V－反应器有效容积，m3；
Q－废水的设计流量，m3/d；
Nv－容积负荷率，kgCOD/（m3?d）；
C0－进水COD浓度，kg/m3；
Ce－出水COD浓度，kg/m3。
IC反应器的第一反应室去除总COD的80％左右，第二反应室去除总COD的20％。
第一反应室的有效容积
V1＝ ＝ ＝571.2m3
第二反应室的有效容积
V1＝ ＝ ＝357m3
IC反应器的总容积为V＝571.2＋357＝928.2m3，这里取1000m3
本设计设置两个相同的IC反应器，
则每个反应器容积为V&＝0m3
5、&IC反应器几何尺寸
取IC反应器高度23m，有效深度15m,
则：反应器直径：6.5m,取8m。
每个IC反应器总容积负荷率：
NV＝ ＝ ＝9.5[kgCOD/(m3?d)]
IC反应器的底面积A＝ ＝ ＝50.24m2，则
第二反应室高 H2＝ ＝ ＝3.55m，取4.0m
第一反应室的高度& H1＝H－H2＝24－4＝20.0m
6、&IC反应器的循环量
进水在反应器中的总停留时间为tHRT＝ ＝ ＝43h
设第二反应室内液体升流速度为6m/h，则需要循环泵的循环量为301m3/h。
第一反应室内液体升流速度一般为10～20m/h，主要由厌氧反应产生的气流推动的液流循环所带动。
第一反应室产生的沼气量为
Q沼气＝Q（C0－Ce）&0.8&0.35
＝840/2&（20－3）&0.8&0.35＝98m3/d
&&& 每立方米沼气上升时携带1～2m3左右的废水上升至反应器顶部，则回流废水量为m3/d，即83～167 m3/h，加上IC反应器废水循环泵循环量301 m3/h，则在第一反应室中总的上升水量达到了384～468 m3/h，上流速度可达7.6～9.3m/h，刚好符合IC反应器设计要求。
IC反应器进水配水系统的设计
第一节、&布水方式
采用切线进水的布水方式，布水器具有开闭功能，即泵循环时开口出水，停止运行时自动封闭。本工程拟每2～5m2设置一布水点，出口水流速度2～5m/s。
拟设20个布水点，每个负荷面积为Si＝ ＝2.512m2。
第二节、&配水系统形式
本工程采用无堵塞式进水分配系统（见附图6-7）。为了配水均匀一般采用对称布置，各支管出水口向着池底，出水口池底约20cm，位于服务面积的中心点。管口对准池底反射锥体，使射流向四周均匀散布于池底，出水口支管直径约20mm，每个出水口的服务面积为2～4m2。
单点配水面积Si＝2.65m2时，配水半径r＝0.92m。
取进水总管中流速为1.6m/s，则进水总管管径为：
D＝ ＝2& ＝0.06m选用：65mm
配水口8个，配水口出水流速选为2.5m/s，则配水管管径
d＝ ＝ ＝20mm
出水系统设计
&&&& 出水渠宽取0.3m，工程设计4条出水渠。设出水渠渠口附近流速为0.2m/s，则出水渠水深＝ ＝ ＝0.03m
排泥系统设计
取X&＝0.05kgVSS/kgCOD，根据VSS/SS＝0.8，则X＝0.05/0.8＝0.06kgSS/kgCOD
产泥量为：△X＝XQSr ＝&0.06&840&10-3＝856.8kgMLSS/d
每日产泥量856.8kgMLSS/d，污泥含水率P为98％，因含水率>95％，去 ＝1000kg/m3，则每个IC反应器日产泥量为Qs＝ ＝ ＝21.42m3/d。
这里假设第一反应室污泥浓度为100gSS/L，第二反应室为20gSS/L，则IC反应器中污泥总量为：
G＝100V1＋20V2＝100&571.2＋20&357＝64260kgSS
因此，IC反应器的污泥龄为＝75d
在离两级三相分离器下三角以下0.5m处各设一排泥口，在反应器设放空管，口径为100mm。
产气量计算
每日产气量：&0.35&840&10-3＝4998m3/d
每平方米沼气发电2kW?h，沼气用于发电，电量为：
W＝96 kW?h/d
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无权-未缴年费
申请号：.0 申请日：
摘要：本实用新型公开了一种厌氧内循环反应器的三相分离器,包括位于反应器底部的进水管,进水管与反应器内的第一反应室连通,第一反应室上部连通有第二反应室,反应器上部设有出水管,顶部设有集气管,反应器内上部设有导流筒,导流筒外套有套筒,所述导流筒内部为第二反应室,导流筒上方的套筒上部为集气室,导流筒和套筒两侧之间为污泥回流区,套筒与反应器壁之间为的沉降室,第一反应室和淤泥回流区与沉降区之间设有回流板,回流板的前端与反应器壁之间构成回流缝;本实用新型的污泥回流的回流缝和泥水气混合液上升的入流口从功能上彻底分开,使泥水上升和污泥回流顺畅,结构大大简化,可以降低反应器的高度,可以节省造价和运行成本。
地址： 215011江苏省苏州市新区滨河路1701号
发明(设计)人：
主分类号：
&未缴年费专利权终止IPC(主分类):C02F
3/28申请日:授权公告日:终止日期:
注：本法律状态信息仅供参考，即时准确的法律状态信息须到国家知识产权局办理专利登记簿副本。
&1.一种厌氧内循环反应器的三相分离器，包括位于反应器(1)底部的
进水管(2)，进水管(2)与反应器(1)内的第一反应室(3)连通，第一
反应室(3)上部连通有第二反应室(4)，反应器(1)上部设有出水管(5)，
顶部设有集气管(6)，其特征在于：还包括纵向设置在反应器(1)内的上
下端开口的导流筒(7)，导流筒(7)外套有套筒(8)，套筒(8)的下端开
口上端封闭，套筒(8)的顶端高于导流筒(7)的上沿，所述导流筒(7)
内部为第二反应室(4)，第二反应室(4)和第一反应室(3)通过导流筒(7)
下端开口连通，导流筒(7)上方的套筒(8)上部为集气室(10)，导流筒
(7)和套筒(8)两侧之间为污泥回流区(9)，套筒(8)与反应器壁之间
为的沉降室(11)，所述集气室(10)与集气管(6)连通，所述第一反应室
(3)和淤泥回流区(9)及沉降区(11)之间设有向下斜向反应器壁的回流
板(12)，回流板(12)的前端与反应器壁之间构成回流缝(13)，污泥回流
区(9)与沉降区(11)的下端连通并通过回流缝(13)与第一反应室(3)
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IC厌氧反应器
详细说明：
一、技术优势
1、三相分离器材质采用高级改性PP工程塑料，具有千年不腐的特性，耐热抗氧化能力强。三相分离器采用承插焊接工艺，结实耐用，单层负重可达300kg以上。
2、布水采用旋混布水，多层混流布水方式，流化程度高，材质采用SUS304，耐腐蚀。较少的布水点旋混构成了很大的布水面，不易堵塞。
3、公司具有多年污水处理实战经验的服务团队，针对不同水质的处理特性，具有完善的处理参数数据库系统。可针对不同水质，根据实际工程经验选择合理的优化设计参数，针对性的设计三相分离器的分离角度、过水间隙、气室翻滚洗泥参数等，保证三相分离器的良好气液固三相分离效果。针对反应器的污泥负荷、直径大小、产气系数大小、水质可生化性等特点，选择合适的水力负荷参数，优化设计旋混布水反应器的构造，能够保证颗粒污泥的有效的膨胀、流化，给颗粒污泥一个合理的水力剪切力，保证泥水的充分混合，并延长泥水接触传质状态，充分发挥颗粒污泥特性，促进颗粒污泥的良好生长趋势。
4、反应器主体注重细节的设计，使得反应器具有抗腐蚀、美观、便于操作管理、自动化程序高、节省动力等特点。
5、公司具有完善的水质分析数据库，针对每种废水的特性，同时结合不同企业水质的实际分析数据，合理调配IC反应器营养盐的补充量，能够在节省费用的情况下，良好促进颗粒污泥的活性、生长，为企业创造部分经济利益。
6、针对IC反应器在不同水质条件下，容易出现的事故运行状况，公司具有较为完善的事故营救措施，及时预判、及时发现、及时救援，以达到避免较大运行事故的出现影响企业的正常生产。
二、IC反应器的特征
IC厌氧反应器即循环式颗粒污泥反应器，是一种改进性的UASB反应器，由于采用较大的高径比，同时在较高的上流速度和产气的搅动下，污水与颗粒污泥充分混合，传质率高，具有容积负荷高、水力停留时间短、抗冲击负荷强、不易堵塞维修简易、投资省占地小、动力损耗少、运行费用低、调试启动时间短等特点。另外，IC反应器沼气产气系数大提高了沼气产量、颗粒污泥生长速度快，能够创造较高的经济效益。
1.容积负荷率高，水力停留时间短
IC厌氧反应器生物量大（可达到60g/L），污泥龄长。特别是由于存在着内、外循环，传质效果好。处理高浓度有机污水，进水容积负荷率可达20～35kgCOD/m3&d。
2.抗冲击负荷强
在IC厌氧反应器中，当COD负荷增加时，沼气的产生量随之增加，内循环的气提增大。处理高浓度污水时，循环流量可达进水流量的10～20倍，污水中高浓度和有害物质得到充分稀释，大大降低有害程度，从而提高了反应器的耐冲击负荷能力；当COD负荷较低时，沼气产量也低，从而形成较低的内循环流。因此，内循环实际为反应器起到了自动平衡COD冲击负荷的作用。
3.避免了固形物沉积
有一些污水中含有大量的悬浮物质，会在UASB等流速较慢的反应器内发生累积，将厌氧污泥逐渐置换，最终使厌氧反应器的运行效果恶化乃至失效。而在IC厌氧反应器中，高的液体和气体上升流速，将悬浮物冲击出反应器。
4.基建投资省和占地面积小
由于IC厌氧反应器的容积负荷率比普通的UASB反应器要高3~4倍以上，则IC厌氧反应器的体积为普通UASB反应器的1/4～1/3左右。而且有很大的高径比，所以，占地面积特别省，非常使用于占地面积紧张的厂家采用。并且，可降低反应器的基建投资。
5.依靠沼气提升实现自身的内循环，减少能耗
厌氧流化床载体的膨胀和流化，是通过内循环回流泵加压实现。因此需要消耗一部分动力。而IC厌氧反应器正常运行时是以自身产生的沼气作为提升的动力，实现混合液内循环，不必启动回用水泵实现强制循环，从而减少能耗。
6.减少药剂投量，降低运行费用
内外循环的液体量相当于第一级厌氧出水的回流，对pH起缓冲作用，使反应器内的pH保持稳定。可减少进水的投碱量，从而降低运行费用。
7.可以在一定程度上减少结垢
对于一些含盐量较高的污水，如蛋白、淀粉和味精污水等，由于污水中含有超量的钙盐、同时还具有氨氮和磷酸盐，所以在厌氧出水管路上容易形成钙盐沉积或磷酸铵镁（鸟粪石）沉淀，严重的会堵塞管路。由于IC厌氧反应器采用的是内循环，沼气中的CO2不像外循环一样可以从水中逸出，减少结垢。
8.出水的稳定性好
IC厌氧反应器相当于由上、下两个UASB反应器串联运行，下面一个UASB反应器具有很高的有机负荷率，起&粗&处理作用，上面一个UASB反应器的负荷较低，起&精&处理作用。一般说，多级处理工艺比单级处理的稳定性好，出水水质稳定。
9.颗粒污泥启动，最快可30天达到满负荷生产。
IC厌氧反应器之所以在污水处理中能有这么大的处理效果，除了具有上面所提到的特点外，还有一个重要的决定因素是IC厌氧反应器能产生高质量的颗粒污泥，该颗粒污泥粒径均匀，饱满密实，能在5m/h左右的上升流速下不破碎，对IC厌氧反应器的高处理效果起到了重要的作用。因其饱满密实的特点，厌氧颗粒污泥在常温状态下放置1~2个月后， IC厌氧反应器再次启动仍能达到较好的效果。颗粒污泥的这种特性，能更好的适用于不能进行连续生产的企业污水处理。
10.&沼气利用价值高：
反应器产生的生物气纯度高，CH4为70％～80％，CO2为20％～30％，其它有机物为1％～5％，可作为燃料加以利用
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内循环厌氧反应器(internal circulation reaction ，IC)，是荷兰PAQUES于20世纪80年代中期在UASB反应器的基础上开发成功的第3代超高效厌氧反应器。到1988年，世界上第1座生产性规模的IC反应器在荷兰投人运行，到目前为止，已成功地应用于啤酒生产、造纸、食品加工、柠檬酸等的生产。
IC反应器与以UASB为代表的第2代厌氧反应器相比，在容积负荷、电耗、工程造价、占地面积等诸多方面，具有绝对的优势，是对现代高效厌氧反应器的一种突破，有着重大的理论意义和实用价值，进一步研究和开发IC反应器，推广其应用范围已成为当前厌氧处理的重点内容之一。
1.1 IC反应器的基本构造
IC反应器可以看作是由2个UASB反应器叠加串联构成，高径比一般为4一8，高度可达16一25m。由5部分组成:混合区、第1反应区、第2反应区、内循环系统和出水区。其中内循环系统是IC反应器的核心部分，由一级三相分离器、沼气提升管、气液分离器和污泥回流管组成。参见图1。
1.2进液和混合布水系统
通过布水系统泵人反应器内，布水系统MA 液与从IC反应器上部返回的循环水、反应器底部的污泥有效地混合，由此产生对进液的稀释和均质作用。为了进水能够均匀的进入IC反应器的流化床反应室，布水系统采用了一个特别的结构设计。
1.3流化床反应室
在此部分，和颗粒污泥混合物在进水与循环水的共同推动下，迅速进人流化床室。废水和污泥之间产生强烈而有效的接触。这导致很高的污染物向生物物质(即颗粒污泥)的传质速率。在流化床反应室内，废水中的绝人部分可生物降解的污染物被转化为生物气。这些生物气在被称为一级沉降的下部三相分离器处收集并导人气体提升器，通过这个提升装置部分泥水混合物被传送到反应器最上部的气液分离器，气体分离后从反应器导出。
1.4内循环系统
在气体提升器中，气提原理使气、水、污泥混合物快速上升，气体在反应器顶部分离之后，剩余的泥水混合物经过一个同心的管道向下流人反应器底部，由此在反应器内形成循环流。气提动力来自于上升的和返回的泥水混合物中气体含量的巨大差别，因此，这个泥水混合物的内循环不需要任何外加动力。有意思的是，这个循环流的流量随着进液中COD的量的增大而自然增大，因此反应器具有自我调节的作用，原因是在高负荷条件下，产生更多的气体，从而也产生更多的循环水量，导致更大程度的进水的稀释。这对厂稳定的运行意义重大。
1.5深度净化室
经 过 一 级沉降之后，上开水流的主体部分继续向上流人深度净化室，废水中残存的生物可降解的COD被进一步降解，因此这个部分等于一个有效的后处理过程。产生的气体在称为二级沉降的上部三相分离器中收集并导出反应器，由千在深度净化室内的污泥负荷较低、相对长的水力保留时间和接近于推流的流动状态，废水在此得到有效处理并避免了污泥的流失。废水中的可生物降解COD几乎得到完全的去除。由于大量的COD已在流化床反应室中去除，深度净化室的产气量很小，不足以产生很大的流体湍动，加之，内循环流动不通过深度净化室，因此流体的上流速度很小。这两个原因使生物污泥能很好地保留在反应器内，即使反应器负荷数倍于UASB时也如此。由于深度净化室的污泥浓度通常较低，有相当大的今间允许流化床部分的污泥膨胀进人其中，这就防止了高峰负荷时污泥的流失。
1.6工作流程
废水首先通过布水系统进人IC反应器底部的混合区，并与来自泥水下降管的内循环泥水混合液充分混合后进人颗粒污泥床进行COD的生化降解，此处的COD容积负荷很高，大部分进水COD在此处被降解.产生大量沼气沼气由一级三相分离器收集。由于沼气产生气提作用，使得沼气、污泥和水的混合物沿沼气提升管上升至反应器顶部的气液分离器，沼气在该处与泥水分离并被导出处理系统。泥水混合物则沿泥水下降管进人反应器底部的混合区.并与进水充分混合后进人污泥膨胀床区，形成内循环，内循环流量可达进水流量的0.5一5倍经膨胀床处理后的废水除一部分参与内循环外，其余污水通过一级三相分离器后，进人精处理区的颗粒污泥床区，进行剩余COD降解与产沼气过程，提高和保证了出水水质。由于大部分COD已被降解，所以精处理区的COD负荷较低，产气量也较少。精处理区产生的沼气由二级三相分离器收集，通过集气管进人气液分离器并被导出处理系统。经过精处理区处理后的废水经二级三相分离器作用后，上清液经出水区排走，颗粒污泥则返回精处理区污泥床。IC的内循环技术巧妙地利用污泥颗粒化、污泥回流和分级处理，大幅度提高了COD容积负荷，实现了泥水间的良好接触，强化了传质效果。
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