IC厌氧反应器在酒糟废水处理中的设计研究

IC厌氧反应器在酒糟废水处理中的设计研究

胡振华

东莞市天泽环保工程有限公司

摘要：主要研究IC厌氧反应器的参数设计，及其对后续生化处理、深度处理工艺的重要性。检测结果表明，IC厌氧反应器对CODCr、BOD5、SS和TN都有较好的去除效果，并且该工艺具有容积负荷率高、抗冲击能力强、运行经济稳定、节约占地面积等优点。

关键词：酒糟废水、IC厌氧反应器

1、前言

酿酒技术在我国源远流长，发展至今酿酒行业是我国重要的经济组成部分。但是在我国每年酿酒行业需要排放大量高浓度有机物废水，给水资源带来严峻的挑战。在淮河地区广泛分布酿酒产业，导致废水大量流入淮河流域造成环境污染等问题，因此设计有效工艺对于保护酿酒造成的水资源问题十分重要。

2、设计处理概况

2.1假设水质指标

假设原废水水质：流量：Q=40m3/d；假设平均COD=28000mg/l；凯氏氮TN=2000mg/l；PH=6-9；SO42-不超高到影响厌氧生化处理。

2.2处理效果

水质衡算废水经IC反应器处理后，COD=28000×（1-70%）=8400mg/l。

3、IC反应器的设计计算

3.1有效容积

计算厌氧反应器有效容积的常用参数是进水容积负荷率和水利停留时间；本设计采用容积负荷率法，按中温消化（35~37°C）、污泥为颗粒污泥等情况进行计算。

V=Q（C0-Ce）/Nv

式中V----反应器有效容积m3，

Q---废水的设计流量m3/d，

Nv—容积负荷率kgCOD/m3.d，

C0---进水COD浓度，kg/m3，

Ce---出水的COD浓度，kg/m3.

本设计采用IC反应器处理高浓度有机废水，而IC反应器第一反应室和第二反应室由于内部流态及处理效率的不同而结构有较大差异。这里分别介绍一、二反应室的容积。IC反应器的第一反应室（相当于EGSB）去除总COD的80%左右，而第二反应室去除总COD的20%左右。

取第一反应室的容积负荷率Nv=28kgCOD/（m3.d），第二反应室的容积负荷率Nv=8kgCOD/（m3.d）。

第一反应室有效容积：V1=Q（C0-Ce）80%/Nv1=40×（28-8.4）×80%/28=22.4m3

第二反应室有效容积：V2=Q（C0-Ce）20%/Nv1=40×（28-8.4）×20%/8=19.6m3

IC反应器的总体有效容积：V=V1+V2=22.4+19.6=42m3

3.2IC反应器的几何尺寸

取IC反应器的高度H=9m，有效水深8.8m，V=AH=πD2H/4，D=2.47m，出于材料下料便利及保守考虑，取D=2.54m。

3.3IC反应器总容积负荷率

Nv=Q（C0-Ce）/V=40（28-8.4）/42=18.7kgCOD/（m3.d），

IC反应器底面积A=πD2/4=3.14×2.542/4=5m2，

第二反应室高度H2=22.4/5=4.48m，取4.5m，H1=9-4.5=4.5m。

3.4IC反应器的循环量

总停留时间T=V/Q=40/42=0.95d=23h，第二反应室内液体升流速度2/5=0.4m/h，（一般为2~10m），第一反应室内液体升流速度一般为10~20m/h，主要由厌氧反应产生的气体推动的液流循环所带动。

第一反应室产生的沼气量为（每千克去除的COD转化为0.35m3的沼气）Q沼气=Q（C0-Ce）×0.8×0.35=40（28-8.4）×0.8×0.35=2192（m3/d）。

每立方米沼气上升时携带1～2m3左右的废水上升至反应器的顶部，顶部气水分离后，废水从中心管回流至反应器底部，与进水充分混合。由于产气量为2192m/d，则回流废水量为2192m3/d～4384m3/d，即110m3/h~220m3/h，加上IC反应器进水量2m3/h，则在第一反应室中总的上升水量达到了112m3～222m3/h，上升流速可达22.4～44.8m3/h（IC反应器第一反应室的上升流速需大于20m3/h），可见IC反应器设计符合运行要求。

4、IC反应器示意图

5、IC厌氧反应器影响因素分析

通过研究水力条件、进水方式和温度对IC厌氧反应器形成内循环和运行性能以及COD去除率的影响，进而确定IC厌氧反应器最适宜的容积负荷率。研究结果表明：最佳的进水方式是以切线方向从底部进入，这时在一定的进水速度下，可形成缓慢的上升旋流和保持良好的内循环，从而能达到较好的污泥膨胀率和较高的COD去除率；最佳的水力停留时间为6h；最适宜的进水温度为35℃，这时的污泥膨胀率为68%，COD去除率为70~80%；IC厌氧反应器最适宜容积负荷率为20kg/（m3.d），此时COD去除率为70~80%左右。

6、工程应用实例

以珍珠红酒厂废水处理工程为例，工程采用“IC厌氧反应器+SBR”工艺。IC厌氧反应器的进水COD和氨氮浓度分别为30000mg/L、160mg/L，出水COD和氨氮浓度分别达到1000mg/L、70mg/L。一、二级IC厌氧反应器COD去除率分别达到85%、75%以上，氨氮去除率分别在22%、17%左右。其出水经过SBR池处理后，出水可达到《发酵酒精和白酒工业水污染物排放标准》（GB27631－2011）中的污染物排放限值。

7、结论

IC厌氧反应器由于具有容积负荷率高、启动快、占地面积小、运行稳定等优点，可成功应用于啤酒、造纸、柠檬酸等废水的处理。IC厌氧反应器的使用效果取决于其设计参数，因此设计准确的参数十分重要。

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