摘要： 以实验室规模的内循环厌氧反应器(IC)为研究 对象，考察了其运行状况和影响 运行的特征参数。试验结果表明：当进水容积负荷为24.9～37.52kgCOD/(m3·d)时对COD的去除率达83.2%～92.8%，其中Ⅰ室的去除率为60%～70%，Ⅱ室的去除率为20%～30%；进水的上升流速高(2.65～4.35m/h)有利于反应器的稳定运行；在较高的容积负荷[35.0kgCOD/(m3·d)]、进水pH值为8.5时反应器具有最大的COD去除率。
关键词： IC反应器 中温 运行特性
内循环厌氧 反应器(Internal Circulation,简称IC)是在UASB反应器基础上开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行。整个反应器的有机负荷和水力负荷也较高，并可实现液体内部的无动力循环，从而克服了UASB反应器在较高的上升流速度下颗粒污泥易流失的不足[1～3] 。笔者在实验室对小型IC反应器(25 L)进行了系统研究，主要考察了反应器在中温条件下的运行特性及其影响因素，验证了IC反应器在UASB基础上的结构改进对处理效能的促进作用。
1 试验装置和方法
1.1 试验装置
1.2 试验用水 1.3 接种污泥
表1 人工合成葡萄糖废水的组分及含量 组分 含量 组分 含量 葡萄糖(mg/L) 2000 CaCl2 (mg/L) 4 (NH4 )2 CO3 (mg/L) 40 MgSO4 (mg/L) 8 KH2 PO4 (mg/L) 40 NaHCO3 (mg/L) 660 NH4 Cl(mg/L) 40 酵母膏(mg/L) 80 FeCl3 ·4H2 O(μg/L) 80 CoCl2 ·6H2 O(μg/L) 80 MnCl2 ·4H2 O(μg/L) 20 ZnCl2 (μg/L) 2 NiCl2 ·6H2 O(μg/L) 2 CuCl2 ·2H2 O(μg/L)[ 1.2 EDTA(μg/L) 40 H3 BO3 (μg/L) 2 (NH4 )6 Mo7O24 ·4H2 O(μg/L) 3.6 36%HCl(μg/L) 0.04
1.4 分析 方法
2 结果与讨论
2.1 运行结果
表2 运行结果 试验阶段 第一阶段 第二阶段 第三阶段 时间(d) 1～29 30～59 60～90 温度(℃) 35 进水pH 7.5～8.0 7.8～8.9 8.5～8.9 进水COD(mg/L) 1 865～2 587 3 885～4 877 8 023～11092 v(m/h) 2.65 3.22 4.35 OLR[gCOD/(L·d)] 15.0～24.9 27.3～36.96 33.88～37.52 SLR[gCOD/(gVSS·d)] 0.73～1.60 1.47～2.48 1.87～2.50 COD去除率(%) 83.2～91.8 83.9～89.8 89.3～92 .8 出水COD(mg/L) 184.6～386.6 447.1～658.9 575.0～1120.3 出水SS(mg/L) 159～377 342～552 501～780 阶段描述 提高负荷期 提高负荷期 稳定运行期 注：OLR为反应器的COD容积负荷；SLR为反应器的COD污泥负荷；v为上升流速。
①Ⅰ室3 ·d)，COD去除率为62.3%。第29天容积负荷升至50.8kgCOD/(m3 ·d)，COD去除率为59.8%。在第55天反应器进水COD浓度为4500mg/L，污泥负荷为3.99gCOD/(gVSS·d)，COD去除率为61%。第89天容积负荷和污泥负荷分别为76.83kgCOD/(m3 ·d)、3.97gCOD/(gVSS·d)，COD去除率为64.3%。计算 则Ⅱ室的COD去除率为60%～85%，去除的COD占反应器进水COD的20%～30%。Ⅱ室的初始负荷为10.9kgCOD/(m3 ·d)，COD去除率为61.0%；第57天有机负荷达到最大[28.8kgCOD/(m3 ·d)]，COD去除率为73.15%。2.2 影响因素分析 在控制反应器温度为(35±1)℃、试验用水为葡萄糖配水的条件下，主要研究了容积负荷、升流速度、进水COD浓度和进水pH值的影响。3 ·d)，因容积负荷过高会导致颗粒污泥流失[2] ，而IC反应器的最大容积负荷可达36.96～37.52kgCOD/(m3 ·d)(见表2)，这是因为60%～70%的有机物在Ⅰ室得到降解，产生的大量沼气被一级三相分离器收集后排出反应器，因此不会在Ⅱ室中产生很高的气体上升流速，对颗粒污泥的流失影响较小。[3] (在一定程度上改善了基质与微生物间的传质过程)。试验发现，在2.65～4.35m/h的上升流速下Ⅰ室的沼气产量明显增加，造成气提管中的液体通量明显增大和中间回流管的流量加快，这说明通过增加进水量的方式可明显提高反应器中的循环比例(一方面可改善反应器底部对进水COD负荷的承受能力，提高反应器的抗冲击负荷能力；另一方面可提高流速而强化传质过程，避免了反应中可能出现的局部基质浓度过高现象，确保了反应器能正常稳定地运行)。
从图2可以看出，在不同的进水浓度条件下反应器中的COD浓度在高度上呈梯度分布，Ⅰ室中COD浓度下降较快，而Ⅱ室中COD浓度变化相对缓慢。因此，在设计IC反应器时要充分考虑进水浓度、上升流速和反应器高度间的关系。3 ·d)]、不同进水pH值条件下的COD去除率。当进水pH＜8.0时COD去除率为65%～75%，在pH=8.5时COD去除率达到最大值(89%)，随着pH值的进一步升高则COD去除率逐步下降，但至pH=8.9时下降幅度趋缓。笔者得到的进水最佳pH值(8.5)显然高于普通厌氧 反应器中的最佳pH值(7.5～7.8)，这是由于当IC反应器的容积负荷(以总体积计算)为35 kgCOD/(m3 ·d)时Ⅰ室的容积负荷(以Ⅰ室的体积计算)高达72.0kgCOD/(m3 ·d)，虽然进水在布水系统处得到稀释和缓冲，但仍会使产酸菌产生过多的有机酸，在此区域内对产甲烷菌的活性会产生一定程度的抑制作用，导致反应器底部pH值明显下降(见图3)。与进水pH=7.5时相比，pH=8.5的进水之pH值下降速度慢，最低下降到7.1，随后趋于稳定，因此IC反应器的处理效果明显优于普通厌氧 反应器。
3 结论
①在进水容积负荷为24.9～37.52 kgCOD/(m3 ·d)时，IC反应器Ⅰ室对进水COD的去除率为60%～70%，而Ⅱ室的去除率为20%～30%，对COD的总去除率达83.2%～92.8%。3 ·d)和进水pH值为8.5时，反应器具有最大的COD去除率；在设计IC反应器时要充分考虑反应器进水浓度、上升流速和反应器高度间的关系。
参考 文献 ：
[1]Lettinga G,Field J,Lier van J,et al.Advanced anaerobic wastewater treatment in the near future[J].Wat Sci Tech,1997,35(10):5-12.厌氧 反应器[J].中国 沼气,1999,17(2):3-6.
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