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废水厌氧生物技术应用现状及发展前景

摘要针对高浓度污泥和利用气泡的聚并和破裂产生的“聚式”流态化原理良

好的传质效果,使IC反应器在厌氧处理技术方面比普通反应器,如UASB(Up-flow

AnaerobicSludgeBed)更具有优势。IC(Inner-Circulation)厌氧处理技术应用现状及

发展前景。

关键词厌氧处理废水;UASB;IC反应器;IC技术热点;IC应用现状;IC发展前景

以高效、低成本为特征的现代废水处理技术首先当推先进的厌氧生物处理技

术,厌氧生物反应器是其中发展最为迅速的一个领域。

1971年荷兰瓦格宁根(Wageningen)农业大学拉丁格(Lettinga)教授通过物理

结构设计,利用重力场对不同密度物质作用的差异,发明了三相分离器。使活性污

泥停留时间与废水停留时间分离,形成了上流式厌氧污泥床(UASB)反应器的雏

型。1974年荷兰CSM公司在其6m3反应器处理甜菜制糖废水时,发现了活性污

泥自身固定化机制形成的生物聚体结构,即颗粒污泥(granularsludge)。颗粒污泥

的出现,不仅促进了以UASB为代表的第二代厌氧反应器的应用和发展,而且还为

第三代厌氧反应器的诞生奠定了基础。

原典型的UASB反应器工作原理概念和工作状态模型存在三方面问题:A、

高度问题,污泥床高度对反应区的水流影响较大,如太厚会加大沟流和短流;B、增

加截面积的放大方式,在大规模反应器中难以实现均匀布水;C、三相分离器的稳

定操作较为困难。

20世纪80年代中后期到90年代,针对上述缺陷,国际上以厌氧膨胀颗粒污泥

床(EGSB)、内循环反应器(IC)、升流式厌氧污泥床过滤器(UBF)、厌氧折流板反

应器(ABR)为代表的第三代厌氧反应器相继出现。从物理角度来看,第三代厌氧反

应器是以颗粒污泥为生化反应的基础,主要考察固体物质在重力场作用下,在流体

中形成更为合理的微物理环境,达到固液充分接触,更快传质的这一核心目的。利

用固体的流态化技术是其核心技术之一,侧重是解决典型UASB上述的A、C问

题。

90年代中后期荷兰Pagues公司的开发了一种内循环(internalcirculation)IC

反应器,采用了特殊物理结构设计,以ANAMMOX工艺为特征的流化床。反应器

的设计,生化反应规律,以Kolliken为主的菌群的微生态环境,现有和可能形成的物

理特征,在连续工艺过程中菌群的流体中特点,设计出合理的物理结构。因此更加

具有优势。IC反应器应用于啤酒、发酵、造纸、食品、饮料及化工等行业。取

得了不错的效果。使第三代厌氧反应器的应用在我国得到开展,与此相应的研究

工作也相继展开。

1IC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,具有很

大的高径比,一般可达4～8,反应器的高度可达16～25m。

1.1进水

水泵将废水泵入反应器底部的布水系统,颗粒污泥和气液分离器回流的泥水

混合物有效地在此充分区混合。

1.2膨胀污泥床

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

泥水气混合物由底部位分离器收集被沼气提升至顶部的气液分离器。

1.3气液分离器

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。

1.4后处理部分

经第处理后的废水,除一部分被沼气提升外,其余的都通过三相分离器进入。

该区污泥浓度较低,且废水中大部分有机物已被降解,因此沼气产生量较少。沼气

通过沼气管导入气液分离区,扰动很小,这为污泥的停留提供了有利条件。

1.5出水

泥水气混合物由高部位分离器收集被最终分离,上清液经出水堰溢流排出,沉

淀的颗粒污泥仍留在后处理部分的污泥床内,在上部产生的沼气沿第二条上升管

也进入气液分离器,小部分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