葉潤澤
摘要:隨著我國工業(yè)的快速發(fā)展,環(huán)境污染日益嚴重,為了貫徹落實可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略計劃,有必要對廢水處理技術進行深入研究。內(nèi)循環(huán)(IC)厭氧技術主要應用于高濃度有機廢水的處理,通過高能耗來增強內(nèi)循環(huán)的傳質(zhì)過程,在處理酒精廢水、制藥廢水、造紙廢水等領域廣泛應用,可以有效降低運行成本,提高處理效率,是解決環(huán)境污染問題的重要手段之一。
關鍵詞:廢水處理;內(nèi)循環(huán)(IC);厭氧反應器
物理技術、化學技術、生物技術是處理工業(yè)廢水的主要方法,其中厭氧技術以其低成、節(jié)能、操作簡便等優(yōu)點,廣泛應用與廢水處理領域,并發(fā)揮著越來越重要的作用。內(nèi)循環(huán)(IC)厭氧反應器出現(xiàn)于20世紀80年代中期,是根據(jù)UASB反應器運行原理的基礎上開發(fā)而成,結合了物相強化傳遞、高速射流曝氣、紊流剪切等技術,其主要特點是反應器內(nèi)部能形成流體循環(huán),加強了有機物和顆粒污泥的傳質(zhì),從而提高了廢水處理能力[1]。
一、IC厭氧反應器在廢水處理中的應用原理及特點
IC厭氧反應器是一種新型反應器,主要是整合了UASB反應器顆?;腿喾蛛x器的設計理念,系統(tǒng)由兩個UASB反應器重疊組成,系統(tǒng)主要由進水區(qū)、集氣罩、提升管、氣液分離器、回流管、沉淀區(qū)、出水管等組成[2]。首先,廢水進入反應器混合區(qū)與內(nèi)循環(huán)污泥水充分混合,由第一反應室生化降解,產(chǎn)生的沼氣由三相分離器收集,沿回流管上升到頂部的氣液分離器,進而將沼氣分離引出反應器。隨后,在反應器底部充分混合泥水,第一反應室形成內(nèi)循環(huán),沼氣處理在第二反應室完成,實現(xiàn)混合液的固液分離處理,出水管排出達標液體。IC厭氧反應器具有明顯的應用優(yōu)勢,可以有效增強COD容量負荷,較低的水力停留時間,提高有機物與顆粒污泥之間的傳質(zhì)。在相同處理條件下,與普通的UASB相比,IC厭氧反應器的容積負荷能提高4倍,所需容積僅約為四分之一,有利于降低處理成本。
二、IC厭氧反應器處理廢水的影響因素
(一)水力停留時間。IC厭氧反應器在廢水處理過程中,實際操作數(shù)據(jù)與理論計算結果有一定的差異,運行時進水量與水力停留時間應成反比,但COD去除率不受水力停留時間的影響;反應器停止時HRT不斷下降,但COD去除率值保持不變。這種現(xiàn)象主要是由于IC厭氧反應器中污泥活性的恢復所致,微生物對有機物的絕對攝取量在增加[3]。IC反應器兩級三相分離器結構特殊,上下結構重疊,使反應器在高上升流速條件下仍能停留有機物。當水力停留時間較低時,進水上升流速增大,顆粒污泥與廢水的接觸面增強。因此,盡管水力停留時間較低,但沒有影響到COD去除率。
(二)溫度變化。當溫度較低時,IC厭氧反應器的中溫消化,啟動過程中有必要采用蒸汽加熱裝置來提高反應器的溫度,并保持在這一溫度范圍內(nèi)。然而,目前反應器溫度的測量通常是人工控制蒸汽加熱管的開啟和關閉,不可避免的會有一些誤差,導致水溫存在波動。就反應器的整體去除效率而言,也會受到溫度變化的影響。在中溫或高溫條件下,反應器溫度波動應控制在1.5°C至2°C之間,如果溫度高于波動范圍,但低于3°C,甲烷菌的產(chǎn)生速率就會受到抑制;如果溫度波動達到5°C,會導致反應器停止產(chǎn)氣??梢钥闯觯瑴囟茸兓瘜C厭氧反應器的影響是非常明顯,使反應器的運行狀態(tài)和污泥活性出現(xiàn)變化。
三、IC厭氧反應器在不同種類廢水處理中的具體應用
(一)酒精廢水。酒精廣泛應用于食品、化工、醫(yī)療等領域,在石油、煤炭等自然資源逐漸減少的背景下,可替代能源收到各界的廣泛關注。酒精作為可再生的清潔能源成為最佳替代品之一,其產(chǎn)量不斷增加,相應的廢水處理量也大幅度增長。傳統(tǒng)的厭氧過程對高濃度酒精廢水處理效果并不理想,而采用IC厭氧反應器每日可以處理3000m3廢水,COD去除率達到90%左右,具有顯著的技術應用優(yōu)勢。
(二)制藥廢水。制藥生產(chǎn)過程會產(chǎn)生大量廢水,并且污染物具有種類復雜、濃度高等特點,增加了廢水處理難度。特別是某些制藥廢水中含有毒性物質(zhì),如果處理不達標會嚴重影響生態(tài)環(huán)境。而采用IC厭氧反應器取得了良好的效果,廢水經(jīng)處理后COD去除率可達78%左右,保證氣浮處理和好氧處理要求,從而達到排放標準。
(三)造紙廢水。在造紙過程中,不同原料或工藝生產(chǎn)的紙漿污染物含量有很大差異,各種造紙廢水中含有多種對生物有害的物質(zhì)。在全球環(huán)境中,控制造紙工業(yè)水污染已成為焦點,也是環(huán)境治理的關鍵。通過數(shù)據(jù)分析,采用改進的IC厭氧反應器對造紙廢水進行常溫處理,反應器負荷可以達到COD12kg/m3·d。在進水階段,COD可達約為10000mg/L,經(jīng)過循環(huán)處理后,出水COD達到約為1400mg/L[4]。
四、結束語
綜上所述,IC厭氧反應器具有處理效率高、占地面積小、容積負荷率高等優(yōu)點,在各類廢水處理中發(fā)揮了重要作用。但在實際應用過程中仍存在一些影響因素,影響了處理效果,需要不斷進行改進。目前,IC厭氧反應器具有廣闊的應用前景,應做好實踐經(jīng)驗積累和技術吸收工作,以促進我國廢水處理領域的進一步發(fā)展。
參考文獻:
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[2]吳秉奇,段美娟,周振,等.多段內(nèi)循環(huán)厭氧反應器的氣液流場及處理低濃度屠宰廢水的研究[J].工業(yè)用水與廢水,2019,50(1):19-24.
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[4]胡超,邵希豪,晏波,等.內(nèi)循環(huán)厭氧反應器設計問題的探討[J].工業(yè)水處理,2017,37(9):5-9.
(作者單位:維爾利環(huán)??萍技瘓F股份有限公司)