废水厌氧生物技术由于其巨大的处理能力和潜在的应用前景，一直是水处理技术研究的热点。从传统的厌氧接触工艺发展到现今广泛流行的UASB工艺，废水厌氧处理技术已日趋成熟。随着生产发展与资源、能耗、占地等因素间矛盾的进一步突出，现有的厌氧工艺又面临着严峻的挑战，尤其是如何处理生产发展带来的大量高浓度有机废水，使得研发技术经济更优化的厌氧工艺非常必要。内循环厌氧处理技术（以下简称IC厌氧技术）就是在这一背景下产生的高效处理技术，它是20世纪80年代中期由荷兰PAQUES公司研发成功，并推入国际废水处理工程市场，目前已成功应用于土豆加工、啤酒、食品和柠檬酸等废水处理中。实践证明，该技术去除有机物的能力远远超过普通厌氧处理技术（如UASB），而且IC反应器容积小、投资少、占地省、运行稳定，是一种值得推广的高效厌氧处理技术。
升流式厌氧污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed，简称UASB)，是由荷兰的Lettinga教授等在20世纪70年 代开发的高效厌氧生物反应器，其结构如左图 所示。反应器工作时，污水经过均匀布水 进人反应器底部，污水自下而上地通过厌氧污泥床反应器。
UASB反应器废水被尽可能均匀的引入反应器的底部，污水向上通过包含颗粒污泥或絮状污泥的污泥床。厌氧反应发生在废水和污泥颗粒接触的过程。在厌氧状态下产生的沼气（主要是甲烷和二氧化碳）引起了内部的循环，这对于颗粒污泥的形成和维持有利。在污泥层形成的一些气体附着在污泥颗粒上，附着和没有附着的气体向反应器顶部上升。上升到表面的污泥撞击三相反应器气体发射器的底部，引起附着气泡的污泥絮体脱气。气泡释放后污泥颗粒将沉淀到污泥床的表面，附着和没有附着的气体被收集到反应器顶部的三相分离器的集气室。
UASB反应器中的厌氧反应过程与其他厌氧生物处理工艺一样，包括水解，酸化，产乙酸和产甲烷等。通过不同的微生物参与底物的转化过程而将底物转化为最终产物——沼气、水等无机物
在厌氧消化反应过程中参与反应的厌氧微生物主要有以下几种：①水解—发酵(酸化)细菌，它们将复杂结构的底物水解发酵成各种有机酸，乙醇，糖类，氢和二氧化碳；②乙酸化细菌，它们将第一步水解发酵的产物转化为氢、乙酸和二氧化碳；③产甲烷菌，它们将简单的底物如乙酸、甲醇和二氧化碳、氢等转化为甲烷 。
反应器原理
UASB由污泥反应区、气液固三相分离器(包括沉淀区)和气室三部分组成。在底部反应区内存留大量厌氧污泥，具有良好的沉淀性能和凝聚性能的污泥在下部形成污泥层。要处理的污水从厌氧污泥床底部流入与污泥层中污泥进行混合接触，污泥中的微生物分解污水中的有机物，把它转化为沼气。沼气以微小气泡形式不断放出，微小气泡在上升过程中，不断合并，逐渐形成较大的气泡，在污泥床上部由于沼气的搅动形成一个污泥浓度较稀薄的污泥和水一起上升进入三相分离器，沼气碰到分离器下部的反射板时，折向反射板的四周，然后穿过水层进入气室，集中在气室沼气，用导管导出，固液混合液经过反射进入三相分离器的沉淀区，污水中的污泥发生絮凝，颗粒逐渐增大，并在重力作用下沉降。沉淀至斜壁上的污泥沿着斜壁滑回厌氧反应区内，使反应区内积累大量的污泥，与污泥分离后的处理出水从沉淀区溢流堰上部溢出，然后排出污泥床。
反应器结构
反应器工作时，污水经过均匀布水 进人反应器底部，污水自下而上地通过厌氧污 泥床反应器。在反应器的底部有一个高浓度 (可达100〜150 g/L〉、高活性的污泥层，大部 分的有机物在这里被转化为CH.,和C()2 ； III 于气态产物（消化气）的搅动和气泡黏附污泥，
在污泥层之上形成一个污泥悬浮层；反应器的 上部设有三相分离器，完成气、液、固三相的分 离；被分离的消化气从上部导出，被分离的污 泥则自动滑落到姑浮污泥层，出水则从澄淸区流出。由于在反应器内可以培养出大tt厌氧 颗粒污泥，使反应器的负荷很大，对一般的高浓度有机污水，当水温在30 °C左右时，负荷可 达 10〜30 kgC()D/(m3 · d)。
UASB反应器运行有三个重要的前提：①反应器内形成沉降性能良好的颗粒污泥或絮状污泥；②产气和进水的均匀分布所形成的良好的自然搅拌作用；③设计合理的三相分离器，能使沉淀性能良好的污泥保留在反应器内。良好的颗粒污泥床的形成，使得有机负荷和去除率髙，不需要搅拌，能适应负荷冲击和温度与pH值的变化。
分离装置
三相分离器是UASB反应器最有特点和最重要的装置。它同时具有两个功能：
1) 能收集从分离器下的反应室产生的沼气;
2) 使得在分离器之上的悬浮物沉淀下来。
三相分离器设计要点汇总：
1) 集气室的隙缝部分的面积应该占反应器全部面积的15～20%;
2) 在反应器高度为5～7m时，集气室的高度在1.5～2m;
3) 在集气室内应保持气液界面以释放和收集气体，防止浮渣或泡沫层的形成;
4) 在集气室的上部应该设置消泡喷嘴，当处理污水有严重泡沫问题时消泡;
5) 反射板与隙缝之间的遮盖应该在100～200mm以避免上升的气体进入沉淀室;
6) 出气管的直管应该充足以保证从集气室引出沼气，特别是有泡沫的情况。
对于低浓度污水处理，当水力负荷是限制性设计参数时，在三相分离器缝隙处保持大的过流面积，使得最大的上升流速在这一过水断面上尽可能的低是十分重要的。
UASB反应器具有如下的主要特点：
① 污泥的颗粒化使反应器内的平均浓度达50 gVSS/L以上，污泥龄一般为30天以上；
② 反应器的水力停留吋间相应较短；
③ 反应器具有很髙的容积负荷；
④ 不仅适合于处理髙、中浓度的有机工业废水，也适合于处理低浓度的城市污水；
⑤ UASB反应器集生物反应和沉淀分离于一体，结构紧凑；
⑥ 无滞设置填料，节省了费用，提髙了容积利用率；
⑦ 一般也无需设置搅拌设备，上升水流和沼气产生的上升气流起到搅拌作用；
⑧ 构造简单，操作运行方便。
IC（internal circulation）反应器是新一代高效厌氧反应器，即内循环厌氧反应器，相似由2层UASB反应器串联而成，用于有机高浓度废水，如，玉米淀粉废水、柠檬酸废水、啤酒废水、土豆加工废水、酒精废水。
IC 反应器当前在造纸行业应用较多的是用各类废纸作原料的造纸企业，处理的目的包括实现一般的达标排放，通过治理后的废水回用，从而达到节水和治污的双重目的。
IC反应器工作原理
IC反应器基本构造如图1所示，它相似由2层UASB反应器串联而成。按功能划分，反应器由下而上共分为5个区：混合区、第1厌氧区、第2厌氧区、沉淀区和气液分离区。
混合区：反应器底部进水、颗粒污泥和气液分离区回流的泥水混合物有效地在此区混合。
第1厌氧区：混合区形成的泥水混合物进入该区，在高浓度污泥作用下，大部分有机物转化为沼气。混合液上升流和沼气的剧烈扰动使该反应区内污泥呈膨胀和流化状态，加强了泥水表面接触，污泥由此而保持着高的活性。随着沼气产量的增多，一部分泥水混合物被沼气提升至顶部的气液分离区。
气液分离区：被提升的混合物中的沼气在此与泥水分离并导出处理系统，泥水混合物则沿着回流管返回到最下端的混合区，与反应器底部的污泥和进水充分混合，实现了混合液的内部循环。
第2厌氧区：经第1厌氧区处理后的废水，除一部分被沼气提升外，其余的都通过三相分离器进入第2厌氧区。该区污泥浓度较低，且废水中大部分有机物已在第1厌氧区被降解，因此沼气产生量较少。沼气通过沼气管导入气液分离区，对第2厌氧区的扰动很小，这为污泥的停留提供了有利条件。
沉淀区：第2厌氧区的泥水混合物在沉淀区进行固液分离，上清液由出水管排走，沉淀的颗粒污泥返回第2厌氧区污泥床。
特点
1.利用厌氧反应器本身所产生的沼气驱动发酵液在反应器内不断地循环，以超过增强传质过程的目的，是IC厌氧反应器最基本的特。点
2.IC厌氧反应器是在UASB反应器基础上研发出的第三代超高效厌氧反应器，其特征是在反应器中装有两级三相分离器，反应器下半部分可在极高的负荷条件下运营。整个反应器的有机负荷和水力负荷也较低，并可实现液体内部的无动力循环，从而解决了UASB反应器在较低的上升流速度下颗粒污泥易萎缩的严重不足。IC反应器为有机玻璃做成，有效地容积为25L，反应器总高度为1500mm，沿柱高设置多个采样孔。将反应器加装在恒温箱内，用WMZK-01温控仪和热源包含自动温控系统，将温度控制在(35±1)℃。 试验配水首先转入Ⅰ室被水解，产生的沼气由Ⅰ室的集气罩搜集，大量沼气装载Ⅰ室的泥水混合液沿着提高管下降至反应器顶部的气液分离器，沼气在此处逸出反应器，而泥水混合液则沿上升管回到到Ⅰ室的底部。Ⅰ室入水自动转入Ⅱ室之后处置，随后经Ⅱ室的三相分离器排泄反应器外。
閱讀更多 LUCYAO 的文章
