亳州市IC厭氧反應(yīng)器

   IC厭氧反應(yīng)器是厭氧反應(yīng)器,，即內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器,，相似由2層UASB反應(yīng)器串聯(lián)而成，用于機(jī)高濃度廢水,，如,，玉米淀粉廢水、檸檬酸廢水,、啤酒廢水,、土豆加工廢水、酒精廢水,。IC 反應(yīng)器當(dāng)前在造紙行業(yè)較多的是用各類廢紙作原料的造紙企業(yè),，處理的包括實(shí)現(xiàn)一般的，通過治理后的,，從而達(dá)到節(jié)水和治污的雙重,。
IC厭氧反應(yīng)器水封罐主要由杯形罐體和進(jìn)、出水口組成，其征在于 園底杯形罐的罐壁上部設(shè)相對的進(jìn),、出水口,，其進(jìn)水口的水 平位置略高于出水口；進(jìn)水口處裝活動(dòng)式閥板,，該閥板與進(jìn) 水口的接觸面上設(shè)密封墊,；下端為弧形的隔板從罐蓋的 扁孔垂直插入罐內(nèi)下部。
   IC厭氧反應(yīng)器的水封罐可以隔空氣,，可以維持厭氧反應(yīng)器的壓力,，可以起阻火器的，還可以一定的沼氣凈化效果,。

適用范圍
   IC厭氧反應(yīng)器是一種的多內(nèi)循環(huán)反應(yīng)器,，為三代厭氧反應(yīng)器的代表類型(UASB為二代厭氧反應(yīng)器的代表類型)，與二代厭氧反應(yīng)器相比,，它具占地少,、機(jī)、抗沖擊能力更強(qiáng),，性能更穩(wěn)定,、操作管理更簡單。當(dāng)COD為10000-15000mg/1時(shí)的高濃度機(jī)廢水;二代UASB反應(yīng)器一般容積負(fù)荷為5-8kgCOD/m3;三代AIC厭氧反應(yīng)器容積負(fù)荷率可達(dá)15-30kgCOD/m3,。IC厭氧反應(yīng)器適用于機(jī)高濃度廢水,，如，玉米淀粉廢水,、檸檬酸廢水,、啤酒廢水、土豆加工廢水,、酒精廢水,。

厭氧反應(yīng)四個(gè)階段
   一般來說，廢水中復(fù)雜機(jī)物物料比較多,，通過厭氧分解分四個(gè)階段加以降解：
  （1）水解階段：

   高分子機(jī)物由于其大分子體積,，不能直接通過厭氧菌的細(xì)胞壁,，需要在微生物體外通過胞外酶加以分解成小分子,。廢水中的機(jī)物質(zhì)比如纖維素被纖維素酶分解成纖維二糖和葡萄糖，淀粉被分解成麥芽糖和葡萄糖,，蛋白質(zhì)被分解成短肽和氨基酸,。分解后的這些小分子能夠通過細(xì)胞壁進(jìn)入到細(xì)胞的體內(nèi)進(jìn)行下一步的分解。
  （2）酸化階段：

   上述的小分子機(jī)物進(jìn)入到細(xì)胞體內(nèi)轉(zhuǎn)化成更為簡單的化合物并被分配到細(xì)胞外,，這一階段的主要產(chǎn)物為揮發(fā)性脂肪酸（VFA）,，同時(shí)還部分的醇類、乳酸、二氧化碳,、氫氣,、氨、硫化氫等產(chǎn)物產(chǎn)生,。
  （3）產(chǎn)乙酸階段：

   在此階段,，上一步的產(chǎn)物進(jìn)一步被轉(zhuǎn)化成乙酸、碳酸,、氫氣以及新的細(xì)胞物質(zhì),。
  （4）產(chǎn)甲烷階段：

   在這一階段，乙酸,、氫氣,、碳酸、甲酸和甲醇都被轉(zhuǎn)化成甲烷,、二氧化碳和新的細(xì)胞物質(zhì),。這一階段也是整個(gè)厭氧過程為重要的階段和整個(gè)厭氧反應(yīng)過程的限速階段。    

    再上述四個(gè)階段中,，人認(rèn)為二個(gè)階段和三個(gè)階段可以分為一個(gè)階段,，在這兩個(gè)階段的反應(yīng)是在同一類細(xì)菌體類完成的。前三個(gè)階段的反應(yīng)速度很快,，如果用莫諾方程來模擬前三個(gè)階段的反應(yīng)速率的話,，Ks（半速率常數(shù)）可以在50mg/l以下，μ可以達(dá)到5KgCOD/KgMLSS.d,。而四個(gè)反應(yīng)階段通常很慢,，同時(shí)也是為重要的反應(yīng)過程，在前面幾個(gè)階段中,，廢水的中污染物質(zhì)只是形態(tài)上發(fā)生變化,，COD幾乎沒什么去除，只是在四個(gè)階段中污染物質(zhì)變成甲烷等氣體,，使廢水中COD大幅度下降,。同時(shí)在四個(gè)階段產(chǎn)生大量的堿度這與前三個(gè)階段產(chǎn)生的機(jī)酸相平衡，維持廢水中的PH穩(wěn)定,，反應(yīng)的連續(xù)進(jìn)行,。

水解反應(yīng)
   水解可定義為復(fù)雜的非溶解性的聚合物被轉(zhuǎn)化成簡單的溶解性單體和二聚體的過程。水解反應(yīng)針對不同的廢水類型差別很大,，這要取決于胞外酶能否效的接觸到底物,。因此，大的顆粒比小顆粒底物要難降解很多,，比如造紙廢水,、印染廢水和制藥廢水的木質(zhì)素,、大分子纖維素就很難水解。
水解速度的可由以下動(dòng)力學(xué)方程加以描述：
ρ=ρo/(1+Kh.T)
ρ ——可降解的非溶解性底物濃度（g/l）,；
ρo———非溶解性底物的初始濃度（g/l）,；
Kh——水解常數(shù)（d－1）；
T——停留時(shí)間（d）,。
   一般來說,，影響Kh的因素很多，很難確定一個(gè)定的方程來求解Kh,，但我們可以根據(jù)一些定條件的Kh,，反推導(dǎo)出水解反應(yīng)器的容積和非常好的反應(yīng)條件。在實(shí)際工程實(shí)施中,，條件的話,，應(yīng)針對要處理的廢水作一些Kh的測試工作。通過對內(nèi)外一些報(bào)道的研究,，提出在低溫下水解對脂肪和蛋白質(zhì)的降解速率非常慢,，這個(gè)時(shí)候，可以不考慮厭氧處理方式,。對于生活污水來說,，在溫度15的情況下，Kh=0.2左右,。但在水解階段我們不需要過多的COD去除效果,，而且在一個(gè)反應(yīng)器中你很難嚴(yán)格的把厭氧反應(yīng)的幾個(gè)階段區(qū)分開來，一旦停留時(shí)間過長,，對工程的性就不太,。如果就單的水解反應(yīng)針對生活污水來說，COD可以控制到0.1的去除效果就可以了,。
   把這些參數(shù)和給定的條件代入到水解動(dòng)力學(xué)方程中,，可以得到停留水解停留時(shí)間：T=13.44h
   這對于水解和后續(xù)階段處于一個(gè)反應(yīng)器中厭氧處理單元來說是一個(gè)很短的時(shí)間，在實(shí)際工程中也完可以實(shí)現(xiàn),。如果條件的地方我們可以適當(dāng)提高廢水的反應(yīng)溫度,，這樣反應(yīng)時(shí)間還會(huì)大大縮短。而且一般對于城市污水來說,，長的排水管網(wǎng)和廢水中本生的生物多樣性,，所以當(dāng)廢水流到廢水處理場時(shí)，這個(gè)過程也在很大程度上完成,，到目前為止還沒看到關(guān)于水解作為生活污水厭氧反應(yīng)的限速報(bào)道,。

發(fā)酵酸化反應(yīng)
   發(fā)酵可以被定義為機(jī)化合物既作為電子受體也作為電子供體的生物降解過程，在此過程中機(jī)物被轉(zhuǎn)化成以揮發(fā)性脂肪酸為主的末端產(chǎn)物,。
   酸化過程是由大量的,、多種多樣的發(fā)酵細(xì)菌來完成的，在這些細(xì)菌中大部分是專性厭氧菌,，只1%是兼性厭氧菌,，但正是這1%的兼性菌在反應(yīng)器受到氧氣的沖擊時(shí)，能迅速消耗掉這些氧氣,，保持廢水低的氧化還原電位,，同時(shí)也保護(hù)了產(chǎn)甲烷菌的運(yùn)行條件。
酸化過程的底物取決于厭氧降解的條件,、底物種類和參與酸化的微生物種群,。對于一個(gè)穩(wěn)態(tài)的反應(yīng)器來說，乙酸,、二氧化碳,、氫氣則是酸化反應(yīng)的主要產(chǎn)物。這些都是產(chǎn)甲烷階段所需要的底物,。
在這個(gè)階段產(chǎn)生兩種重要的厭氧反應(yīng)是否正常的底物就是揮發(fā)性脂肪酸（VFA）和氨氮,。VFA過高會(huì)使廢水的PH下降，逐漸影響到產(chǎn)甲烷菌的正常進(jìn)行,，使產(chǎn)氣量減小,，同時(shí)整個(gè)反應(yīng)的自然堿度也會(huì)較少，系統(tǒng)平衡PH的能力減弱,，整個(gè)反應(yīng)會(huì)形成惡性循環(huán),，使得整個(gè)反應(yīng)器終失敗。氨氮它起到一個(gè)平衡的,，一方面,，它能夠中和一部分VFA，使廢水PH具更大的緩沖能力,，同時(shí)又給生物體合成自生生長需要的營養(yǎng)物質(zhì),，但過高的氨氮會(huì)給微生物帶來毒性，廢水中的氨氮主要是由于蛋白質(zhì)的分解帶來的,，的生活污水中含20-50mg/l左右的氨氮,，這個(gè)范圍是厭氧微生物非常理想的范圍。
   另外一個(gè)重要指就是廢水中氫氣的濃度,，以含碳17的脂肪酸降解為例：
CH3(CH2)15COO-+14H2O—> 7CH3COO-+CH3CH2COO-+7H++14H2
   脂肪酸的降解都會(huì)產(chǎn)生大量的氫氣,，如果要使上述反應(yīng)得以正常進(jìn)行，必須在下一反應(yīng)中消耗掉足夠的氫氣,，來維持這一反應(yīng)的平衡,。如果廢水的氫氣指過高，表明廢水的產(chǎn)甲烷反應(yīng)已經(jīng)受到嚴(yán)重抑制,，需要進(jìn)行修復(fù),，一般來說氫氣濃度升高是伴隨PH指降低的,，所以不難監(jiān)測到廢水中氫氣的變化情況，但廢水本身一定的緩沖能力,，所以完通過PH下降來判斷氫氣濃度的變化一定的滯后性,，所以通過監(jiān)測廢水中氫氣濃度的變化是對整個(gè)反應(yīng)器反應(yīng)狀態(tài)一個(gè)快捷的表現(xiàn)形式。
產(chǎn)乙酸反應(yīng)
   發(fā)酵階段的產(chǎn)物揮發(fā)性脂肪酸VFA在產(chǎn)乙酸階段進(jìn)一步降解成乙酸,，其常用反應(yīng)式如以下幾種：
CH3CHOHCOO-+2H2O —> CH3COO-+HCO3-+H++2H2 ΔG’0=-4.2KJ/MOL
CH3CH2OH+H2O－> CH3COO-+H++2H2O ΔG’0=9.6KJ/MOL
CH3CH2CH2COO-+2H2O－> 2CH3COO-+H++2H2 ΔG’0=48.1KJ/MOL
CH3CH2COO-+3H2O－> CH3COO-+HCO3-+H++3H2 ΔG’0=76.1KJ/MOL
4CH3OH+2CO2－> 3CH3COO-+2H2O ΔG’0=-2.9KJ/MOL
2HCO3-+4H2+H+－>CH3COO-+4H2O ΔG’0=-70.3KJ/MOL
   從上面的反應(yīng)方程式可以看出,，乙醇、丁酸和丙酸不會(huì)被降解,，但由于后續(xù)反應(yīng)中氫的消耗,，使得反應(yīng)能夠向右進(jìn)行，在一階段,，氫的平衡顯得更加重要,，同時(shí)后續(xù)的產(chǎn)甲烷過程為這一階段的轉(zhuǎn)化提供能量。實(shí)際上這一階段和前面的發(fā)酵階段都是由同一類細(xì)菌完成,，都在細(xì)菌體內(nèi)進(jìn)行,，并且產(chǎn)物排放到水體中，界限并沒十分清楚,，在設(shè)計(jì)反應(yīng)器時(shí),，沒足夠的理由把他們分開。

產(chǎn)甲烷反應(yīng)
   在厭氧反應(yīng)中,，大約70%左右的甲烷由乙酸歧化菌產(chǎn)生,，這也是這幾個(gè)階段中遵循莫諾方程反應(yīng)的階段。
   另一類產(chǎn)生甲烷的微生物是由氫氣和二氧化碳形成的,。在正常條件下,，他們大約占30%左右。其中約一般的嗜氫細(xì)菌也能利用甲酸產(chǎn)生甲烷,。主要的產(chǎn)甲烷過程反應(yīng)：
CH3COO-+H2O－>CH4+HCO3- ΔG’0=-31.0KJ/MOL
HCO3-+H++4H2－>CH4+3H2O ΔG’0=-135.6KJ/MOL
4CH3OH－>3CH4+CO2+2H2O ΔG’0=-312KJ/MOL
4HCOO-+2H+－>CH4+CO2+2HCO3- ΔG’0=-32.9KJ/MOL
   在甲烷的形成過程中,，主要的中間產(chǎn)物是甲基輔酶M（CH3-S-CH2-SO3-）。
   在甲基輔酶M還原成甲烷的過程中,，需要非常重要的甲基還原酶,，其中含重要的金屬離子Ni+。這對生活污水來說是比較缺乏微量金屬離子,，所以在生活污水的厭氧生物處理過程中補(bǔ)充一定的微量金屬離子是非常必要的,。
結(jié)論
   通過對厭氧微生物處理污水的機(jī)理研究得出，厭氧在常溫狀態(tài)下處理城市污水是可能的,，我們在實(shí)際中由于種種非生物本身反應(yīng)的原因而錯(cuò)過了利用厭氧處理城市污水的機(jī)會(huì),，并且在外已經(jīng)了成功的厭氧處理城市污水的情況，出水COD<40mg/l,。完能滿足機(jī)物排放,，如果加上簡短脫硝曝氣工藝（在去除了BOD后,，只需要1.5H的時(shí)間就可以進(jìn)行NH3-N到NO-N的轉(zhuǎn)化），就是一個(gè)非常適合中情的低濃度廢水處理工藝,，但在設(shè)計(jì)中,，應(yīng)詳細(xì)認(rèn)真的作出設(shè)計(jì)前的調(diào)查和設(shè)計(jì)后的啟動(dòng)工作,。

亳州市IC厭氧反應(yīng)器

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