图解！IC厌氧反应器结构及其优缺点！

1、IC反应器的内部图解

厌氧内循环反应器简称IC反应器，是基于UASB反应器颗粒化和三相分离器的概念而改进的新型反应器，可看成是由两个UASB反应器的单元相互重叠而成。它的特点是在一个高的反应器内将沼气的分离分成两个阶段。底部一个处于极端的高负荷，上部一个处于低负荷。其基本构造如图所示。

1-进水; 2-集气罩 3-沼气提升管和回流部分;4-气液分离器 ;5-沼气导管; 6-回流管;7-集气罩;8-集气管;9-沉淀区;10-出水管;11-气封。

IC反应器的构造特点是具有很大的高径比，一般可达到4-8，高度可达16-25m，从外观看，就象一个厌氧生化反应塔。IE反应器从功能上讲由四个不同的功能部分组成：

1、混合区：由反应器的底部进入的污水与颗粒污泥和内部气体循环所带回的出水有效地混合，使进水得到有效地稀释和均化。

2、污泥膨胀床部分：由包含高浓度的颗粒污泥膨胀床所构成。床的膨胀或流化是由于进水的上升流速、回流和产生的沼气所造成。废水和污泥之间有效地接触使得污泥具有高的活性，可获得高的有机负荷和转化效率。

3、精处理部分：在这一区域内，由于低的污泥负荷率，相对长的水力停留时间和推流的流态特性，产生了有效的后处理。另外由于沼气产生的扰动在精处理部分较低，使得生物可降解COD几乎全部去除。虽然与UASB反应器条件相比，反应器的负荷率较高，但因内部循环流体不经过这一区域，因此在精处理区的上升流速也较低，这两点为固体停留提供了最佳的条件。

4、回流系统：内部的回流是利用气提原理，因为在上部和下层的气室间存在着压力差。回流的比例是由产其量所决定的。

大部分有机物(BOD和COD)是在IC反应器下部的颗粒污泥膨胀床内降解为生物沼气的(甲烷)，沼气经由第一部分分离器收集，通过气体升力携带水和污泥进入气体上升管，至位于IE反应器顶部的液气分离罐进行液气分离，水与污泥经过中心循环下降管流向反应器底部，形成内循环流。第一级分离气的出流在第二级(上部)处理区得到后续处理，在此，大部分剩余的可降解的有机物(COD和BOD)得到进一步降解，所产生的沼气被二级分离器收集，出水通过溢流堰流出反应器。

内循环是基于气体上升原理，通过含气体的“上升管”和“下降管”介质密度的差别产生的，在此不需水泵实现这一内循环，内循环量(速度)通过上升管内沼气的含量，即进水中COD浓度的变化实现自我调节。该内循环功能使IE反应器具有较灵活的特点，比如：当进水COD负荷增高时，沼气产量增大，内循环管内气体上升力增大，经由下降管至下部的循环水进一步稀释了COD的浓度。反之，当进水COD负荷较小时，较少的沼气产量产生较小的气体上升力，使得较小的循环水流至反应器底部稀释进水COD浓度。由此可见，内循环特点可以保证在进水COD负荷波动的情况下，实现稳定的COD负荷自动调节。

2、IC反应器优缺点

IC反应器的优点主要有以下几点：

(1)容积负荷率高，水力停留时间短。

(2)基建投资省，占地面积小。由于IC反应器的容积负荷率高，故对于处理相同COD总量的废水，其体积仅为普通UASB反应器的30-50%左右，降低了基建投资。同时由于IC反应器具有很大的高径比，所以占地面积特别省，非常适用于一些占地面积紧张的厂矿企业采用。

(3)节省能耗。由于IC反应器是以自身产生的沼气作为提升的动力实现混合液的内循环，不必另设水泵实现强制循环，故可节省能耗。

(4)抗冲击负荷能力强。由于IC反应器实现了内循环，内循环液与进水在第一反应室充分混合，使原废水中的有害物质得到充分稀释，大大降低了有害程度，从而提高了反应器的耐冲击负荷的能力。

(5)具有缓冲pH值变化的能力。IC反应器可充分利用循环回流的碱度，对pH起缓冲作用，使反应器内的pH值保持稳定，从而节省进水的投碱量，降低运行费用。

(6)出水水质稳定。IC反应器相当于两级 UASB艺处理，下面一个的有机负荷率高，起“粗”处理作用，上面一个有机负荷率低，起“精” 处理作用，故比一般的单级处理的稳定性好，出水水质稳定。

IC反应器存在的缺点为：

经污泥分析表明，IC反应器比UASB反应器内含有的细微颗粒污泥(形成大颗粒污泥的前体)浓度高，加上水力停留时间相对短，高径比大，所以IC反应器的出水中含有更多的细微颗粒污泥，这使后续沉淀处理设备成为必要。

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PK｜UASB、EGSB和IC三种厌氧反应器比较

厌氧生物处理（Anaerobic Process）是在厌氧条件下，形成了厌氧微生物所需要的营养条件和环境条件，通过厌氧菌和兼性菌代谢作用，对有机物进行生化降解的过程，又称为厌氧消化。

在相当长的一段时间内，厌氧消化在理论、技术和应用上远远落后于好氧生物处理的发展。20世纪60年代以来，世界能源短缺问题日益突出，这促使人们对厌氧消化工艺进行重新认识，对处理工艺和反应器结构的设计以及甲烷回收进行了大量研究，使得厌氧消化技术的理论和实践都有了很大进步，并得到广泛应用。厌氧消化具有下列优点：无需搅拌和供氧，动力消耗少；能产生大量含甲烷的沼气，是很好的能源物质，可用于发电和家庭燃气；可高浓度进水，保持高污泥浓度，所以其溶剂有机负荷达到国家标准仍需要进一步处理；初次启动时间长；对温度要求较高；对毒物影响较敏感；遭破坏后，恢复期较长。污水厌氧生物处理工艺按微生物的凝聚形态可分为厌氧活性污泥法和厌氧生物膜法。厌氧活性污泥法包括普通消化池、厌氧接触消化池、升流式厌氧污泥床（upflow anaerobic sludge blanket,UASB）、厌氧颗粒污泥膨胀床（EGSB）等；厌氧生物膜法包括厌氧生物滤池、厌氧流化床和厌氧生物转盘。

三种厌氧反应器比较

UASB反应器，废水被尽可能均匀的引入反应器的底部，污水向上通过包含颗粒污泥或絮状污泥的污泥床。厌氧反应发生在废水和污泥颗粒接触的过程。在厌氧状态下产生的沼气（主要是甲烷和二氧化碳）引起了内部的循环，这对于颗粒污泥的形成和维持有利。在污泥层形成的一些气体附着在污泥颗粒上，附着和没有附着的气体向反应器顶部上升。上升到表面的污泥撞击三相反应器气体发射器的底部，引起附着气泡的污泥絮体脱气。气泡释放后污泥颗粒将沉淀到污泥床的表面，附着和没有附着的气体被收集到反应器顶部的三相分离器的集气室。

UASB反应器是第二代厌氧反应器，它的优缺点如下：

优点：

1、有机负荷居第二代反应器之首

2、污泥颗粒化使反应器对不利条件抵抗性增强

3、简化工艺，节约投资与运行费用

4、提高容积利用率，避免堵塞问题

缺点：

1、内部泥水混合较差不利于微生物和有机物之间的传质

2、当液相和气相上升流速较高时会出现污泥流失，导致运行不稳定

3、水力负荷和反应器有机负荷无法进一步提高

EGSB采用出水回流技术，反应器内的液体具有较高的上升流速，且出水回流可稀释硫酸盐及其它有毒有害物质的浓度，污水与微生物之间可充分接触，能承受较大的有机负荷，有效避免反应器内死角和短流的产生。应用EGSB反应器处理低温低浓度污水和高浓度或有毒、难降解工业废水，COD去除率较高，具有其它厌氧反应器不可比拟的优势，可广泛应用于多种污水处理工程。

EGSB 反应器是对UASB反应器的改进，除反应器主体外，EGSB反应器主要由配水系统、反应区、三相分离器、沉淀区、出水系统和出水循环系统等构成。与UASB反应器相比，EGSB能在高负荷下对低温低浓度有机废水取得高处理效率，可维持很高的水流上升流速。反应器内颗粒污泥床呈膨胀状态，颗粒污泥性能良好。在高水力负荷条件下，EGSB反应器内颗粒污泥的粒径较大、凝聚和沉降性能好、机械强度也较高。EGSB能承受较大的有机负荷，且对布水系统要求较为简单。

EGSB反应器相当于改进型UASB反应器，属于第三代厌氧反应器，它的优缺点如下：

优点：

1、提高反应器内的液体上升流速,

2、颗粒污泥床层充分膨胀

3、污水与微生物之间充分接触,加强传质效果

4、避免反应器内死角和短流的产生

占地面积较UASB小

缺点：

1、反应器较高

2、采用外循环，动力消耗大

IC厌氧反应器属于第三代厌氧反应器，它的内部结构相当于两个UASB叠加。是一种高效的多级内循环反应器，为第三代厌氧反应器的代表类型（UASB为第二代厌氧反应器的代表类型），与第二代厌氧反应器相比，它具有占地少、有机负荷高、抗冲击能力更强，性能更稳定、操作管理更简单。当COD为10000-15000mg/1时的高浓度有机废水；第二代UASB反应器一般容积负荷为5-8kgCOD/m3；第三代AIC厌氧反应器容积负荷率可达15-30kgCOD/m3。IC厌氧反应器适用于有机高浓度废水，如，玉米淀粉废水、柠檬酸废水、啤酒废水、土豆加工废水、酒精废水。

IC反应器

优点：

IC 反应器的构造及其工作原理决定了其在控制厌氧处理影响因素方面比其它反应器更具有优势。

（1）容积负荷高：IC反应器内污泥浓度高，微生物量大，且存在内循环，传质效果好，进水有机负荷可超过普通厌氧反应器的3倍以上。

（2）节省投资和占地面积：IC 反应器容积负荷率高出普通UASB 反应器3倍左右，其体积相当于普通反应器的1/4—1/3 左右，大大降低了反应器的基建投资；而且IC反应器高径比很大（一般为4—8），所以占地面积少。

（3）抗冲击负荷能力强：处理低浓度废水（COD=2000—3000mg/L）时，反应器内循环流量可达进水量的2—3 倍；处理高浓度废水（COD=10000—15000mg/L）时，内循环流量可达进水量的10—20倍。大量的循环水和进水充分混合，使原水中的有害物质得到充分稀释，大大降低了毒物对厌氧消化过程的影响。

（4）抗低温能力强：温度对厌氧消化的影响主要是对消化速率的影响。IC反应器由于含有大量的微生物，温度对厌氧消化的影响变得不再显著和严重。通常IC反应器厌氧消化可在常温条件（20—25 ℃）下进行，这样减少了消化保温的困难，节省了能量。

（5）具有缓冲pH值的能力：内循环流量相当于第1 厌氧区的出水回流，可利用COD转化的碱度，对pH值起缓冲作用，使反应器内pH值保持最佳状态，同时还可减少进水的投碱量。

（6）内部自动循环，不必外加动力：普通厌氧反应器的回流是通过外部加压实现的，而IC 反应器以自身产生的沼气作为提升的动力来实现混合液内循环，不必设泵强制循环，节省了动力消耗。

（7）出水稳定性好：利用二级UASB串联分级厌氧处理，可以补偿厌氧过程中K s高产生的不利影响。Van Lier[6]在1994年证明，反应器分级会降低出水VFA浓度，延长生物停留时间，使反应进行稳定。

（8）启动周期短：IC反应器内污泥活性高，生物增殖快，为反应器快速启动提供有利条件。IC反应器启动周期一般为1～2个月，而普通UASB启动周期长达4～6个月[7]。

（9）沼气利用价值高：反应器产生的生物气纯度高，CH4为70%～80%，CO2为20%～30%，其它有机物为1%～5%，可作为燃料加以利用。

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