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上虞市IC厭氧反應器

   厭氧過程實質是一系列復雜的生化反應，其中的底物、各類中間產物、zui終產物以及各種群的微生物之間相互，形成一個復雜的微生態系統，類似于宏觀 生態中的食物鏈關系，各類微生物間通過營養底物和代謝產物形成共生關系(symbiotic)或共營養關系(symtrophic)。因此，反應器作為提 供微生物生長繁殖的微型生態系統，各類微生物的平穩生長、物質和能量流動的強效順暢是保持該系統持續穩定的必要條件。如何培養和保持相關類微生物的平衡生長已經成為反應器的設計思路。

  IC厭氧反應器是強效厭氧反應器，即內循環厭氧反應器，相似由2層UASB反應器串聯而成，用于機高濃度廢水，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。

厭氧反應四個階段

水解反應
    水解可定義為復雜的非溶解性的聚合物被轉化成簡單的溶解性單體和二聚體的過程。水解反應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素、大分子纖維素就很難水解。
水解速度的可由以下動力學方程加以描述：
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（d－1）；
T——停留時間（d）。
發酵酸化反應
     發酵可以被定義為機化合物既作為電子受體也作為電子供體的生物降解過程，在此過程中機物被轉化成以揮發性脂肪酸為主的末端產物。酸化過程是由大量的、多種多樣的發酵細菌來完成的，在這些細菌中大部分是專性厭氧菌，只1%是兼性厭氧菌，但正是這1%的兼性菌在反應器受到氧的沖擊時，能迅速消耗掉這些氧，保持廢水低的氧化還原電位，同時也保護了產甲烷菌的條件。
產乙酸反應
    發酵階段的產物揮發性脂肪酸VFA在產乙酸階段進一步降解成乙酸，其常用反應式如以下幾種：
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
     從上面的反應方程式可以看出，乙醇、丁酸和丙酸不會被降解，但由于后續反應中氫的消耗，使得反應能夠向右進行，在一階段，氫的平衡顯得更加重要，同時后續的產甲烷過程為這一階段的轉化提供能量。實際上這一階段和前面的發酵階段都是由同一類細菌完成，都在細菌體內進行，并且產物放到水體中，界限并沒十分清楚，在設計反應器時，沒足夠的理由把他們分開。

產甲烷反應
    在厭氧反應中，大約70%左右的甲烷由乙酸歧化菌產生，這也是這幾個階段中遵循莫諾方程反應的階段。另一類產生甲烷的微生物是由氫和二氧化碳形成的。在正常條件下，他們大約占30%左右。其中約一般的嗜氫細菌也能利用甲酸產生甲烷。主要的產甲烷過程反應：
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
     一套設計好的系統，沒按照反應機理進行的啟動，是不能稱之為成功的系統的，在這里，根據一些工程實踐以及外一些報道，筆者對厭氧處理低濃度廢水時啟動提出一些參考性建議（針對生活污水）：
    1、啟動時，先投加載體，在投加污泥，污泥的數量按照25KgMLVSS/m3池容計算，投加時的污泥必須通過篩網進行粗渣的清除（這一點非常重要）；
    2、由于原水具比較好的生化性，進水不需要馴化，但*次進水進滿池體后，停止進水，通過臨時配備的水下攪拌機進行池底強制攪拌，連續8個小時攪拌以上，停止攪拌靜止8個小時，通過泥管除池體標高2米以上的污泥，再攪拌8個小時，這8個小時同時按照比例投加氮肥和磷肥，投加微量金屬元素，池內液相中的COD；
    3、24個小時后，開始按設計負荷進水并采取一定的出水回流，回流比根據反應器的高度調整；（注意，出水帶出來的污泥不要回流）
    4、24個小時后，減少回流比，出水不帶泥，如果出水繼續帶你就停止回流，并進行污泥回流，同時投加營養物質；
    5、連續這樣一個星期，隨時監測各項出水指標，以便正確反應反應器內生物的反應狀態
    6、作一些鏡檢。

個人經驗總結如下：

1、池內升溫。

對反應器的污泥進行升溫， 可以用加熱的清水也可以用稀釋后的低濃度的廢水(一般COD<2000mg/l)進行加熱。進水溫度控制在39±2(中溫消化)，不要過42℃，注意升溫控制每天不要過2℃，直至反應器溫度升高到37±2，這時標志反應器升溫結束，37±2也就是以后反應器控制的進水溫度。

2、正式進水調試。

對于厭氧反應器的調試我是這樣定義的：厭氧調試沒固定的，真正的厭氧調試可能給出多的還是建議。針對項目具體設計情況和具體水質水量情況而具體對待。至少我每個項調試都是變化的，感覺的還是靠臨場經驗，別是要根據表面現象結合分析數據做出及時調整。因此在此我愿與大家共同分享一下我的經驗總結，此次說出來的都是可以普遍使用的。

3、 進水初期建議低濃度進水，然后逐步提升負荷。

之所以低濃度進水，主要考慮是較低的濃度對于剛接種的污泥來說會一個更好的適應，也會降低廢水中毒物質對接種污泥的毒害性，隨著污泥慢慢馴化，它的適應能力會逐漸增強，抗毒害性和沖擊性也會逐步增強。等到反應器產量比較大時，如果考慮進行沼利用時，這時可以將水封上的放空閥關閉，直接供給用戶(提醒：供用戶使用前一定要進行安置換直至沼組分的檢驗確認合格后方可同意用戶使用)。即使不利用，這時也要關閉放空閥，通過火炬燃燒放，不可直接到大中。多低濃度進水為好及負荷提升依據，我接下來再講。

4、要充分發揮調節池，進水盡可能穩定是至關重要的。

不要僅依賴化驗數據出來才去被動的調整。我在這引導一下大家：譬如平時養成勤聽水封產情況、反應器表面泡變化情況、污泥上翻情況、柜升降變化情況、火炬火長變化情況、沼產量變化情況等表面現象來綜合分析判斷反應器進水可能出現高低情況。如發現異常情況要及時迅速查明原因及時解決，不可拖延時間。必要時可以提前采取應急措施加以預防。

5、部位

水封液位、沼壓力表(防止水封液位太高，污泥外翻)、厭氧反應器出水(SV)(控制污泥洗出)(在線PH)、進水溫度、進水流量、進水(在線PH、T℃)。為什么要做和如何做我接下來就說這些事。

6、定期泥樣觀察

要定期取不同部位的泥樣進行觀察，做做SV30，并用清水淘洗，觀察污泥顆粒化進程，隨時調整進水負荷。

厭氧生物反應器維持強效率的基本條件

(1)適宜的pH值：為使厭氧順利進行，反應器中的pH值必須在6.5～8.2之間。

(2)充足的常規營養：反應器內氮的濃度必須在40～70mg/L范圍內才能滿足需要，而磷和硫化物維持較低的濃度即可滿足需要。甲烷菌對硫化物和磷專性需要，必須在反應器內其含量，時需要向進水中投加磷肥和硫酸鹽。

(3)必要的微量專性營養元素：對甲烷菌激活的專性營養元素鐵、鈷、鎳、鋅、錳、鉬、銅甚至硒、硼等很多種，缺少其中一種就可能嚴重影響整個生物處理過程。

(4)合適的溫度：厭氧反應一般在30～37℃的中溫條件下。

(5)對毒性適應能力：必須完成厭氧微生物對毒物質適應性的馴化。

(6)充足的代謝時間：要同時厭氧生物處理的水力停留時間HRT和固體停留時間SRT。

(7)適量的碳源：來自進水中的機物要滿足異養型甲烷菌用于生物合成所需要的碳源，同時反應器內的溶解性C02要滿足自養型甲烷菌所需要的碳源。

上虞市IC厭氧反應器

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