内循环厌氧反应器的运行特性
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 ～ COD
的去除率达 %～%，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(～
[ pH值为 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
试验装置
IC反应器为有机玻璃制成，有效容积为 25L，反应器总高度为 1500mm，沿柱高设置多
个取样孔。将反应器安装在恒温箱内，用 WMZK-01温控仪和热源构成自动温控系统，将温
度控制在(35±1)℃。工艺流程见图 1。
试验配水首先进入Ⅰ室被降解，产生的沼气由Ⅰ室的集气罩收集，大量沼气携带Ⅰ室
的泥水混合液沿着提升管上升至反应器顶部的气液分离器，沼气在此处逸出反应器，而泥
水混合液则沿下降管返回到Ⅰ室的底部。Ⅰ室出水自动进入Ⅱ室继续处理，随后经Ⅱ室的
三相分离器排出反应器外
试验用水
采用人工合成的葡萄糖废水，并加入适量微量元素(见表 1)。 接种污泥
接种污泥采用无锡狮王太湖水啤酒有限公司 UASB反应器中的颗粒污泥，污泥的 TSS
为 COD为 500mg/L的
人工配水连续(8～10h)进行漂洗和活化
分析 方法
COD：重铬酸钾法；pH值：玻璃电极法；SS和 VSS：称重法
2 结果与讨
运行结果
IC反应器的试验条件和运行结果见表 2
①Ⅰ室
IC反应器Ⅰ室在高负荷下运行，其 COD去除率为 60%～70%。反应器的初始容积负荷
为 %。第 29天容积负荷升至
COD去除率为 %。在第 55天反应器进水 COD浓度为 4500mg/L，污泥负荷为
61%。第 89天容积负荷和污泥负荷分别为
%。
①Ⅱ室
与Ⅰ室相比，Ⅱ室的运行负荷相对较低，以Ⅱ室进水 COD浓度 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
%；第 57天有机负荷达到最大[
，COD去除率为 %。 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。
①容积负荷
UASB反应器在处理中、高浓度废水时最大容积负荷只能达到 10～20 kgCOD/(m3·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 ～
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。①
IC反应器在高负荷下运行仍能达到很高的 COD去除率(见表 2)，这与反应器具有液体
内循环密切相关。经分析可知，当容积负荷升高时产生的沼气量增加，推动液体形成的内
循环流量增大，进水得到了更大程度的稀释和调节，Ⅰ室内液固充分接触，传质速率增加
，使有机物易于得到降解。
①混合液的上升流速
一般认为，以颗粒污泥为主体的 UASB的混合液上升流速宜控制在 ～
IC反应器的混合液上升流速为 ～10m/h[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 ～
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)。
①进水 COD浓度
在进水 COD浓度分别为 1300mg/L(A)、2000mg/L(B)、4500mg/L(C)、9897mg/L(D)的条
件下，控制反应器的上升流速为 m/h，沿反应器高度取样并测定 COD浓度，结果见图
2
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。
①进水 pH值
研究了反应器在较高容积负荷[ pH值条件下的 COD去
除率。当进水 pH＜时 COD去除率为 65%～75%，在 pH=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=时下降幅度趋缓。
笔者得到的进水最佳 pH值()显然高于普通厌氧反应器中的最佳 pH值(～)，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
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=时相比，pH=的进水之 pH
值下降速度慢，最低下降到 ，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
①在进水容积负荷为 ～ 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 %～%。
①该反应器可承受较高的有机负荷，对于低浓度(COD为 1865～2587mg/L)、中等浓度
(COD为 3885～4877mg/L)和高浓度(COD为 8023～11092mg/L)的进水都具有很好的处理效
果。
①对于 IC反应器，较高的混合液上升流速(～
在容积负荷为 pH值为 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
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