IC厭氧反應器在廢水處理中的應用分析

葉潤澤

摘要：隨著我國工業的快速發展，環境污染日益嚴重，為了貫徹落實可持續發展戰略計劃，有必要對廢水處理技術進行深入研究。內循環（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循環的傳質過程，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，是解決環境污染問題的重要手段之一。

關鍵詞：廢水處理;內循環（IC）;厭氧反應器

物理技術、化學技術、生物技術是處理工業廢水的主要方法，其中厭氧技術以其低成、節能、操作簡便等優點，廣泛應用與廢水處理領域，并發揮著越來越重要的作用。內循環（IC）厭氧反應器出現于20世紀80年代中期，是根據UASB反應器運行原理的基礎上開發而成，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部能形成流體循環，加強了有機物和顆粒污泥的傳質，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反應器顆粒化和三相分離器的設計理念，系統由兩個UASB反應器重疊組成，系統主要由進水區、集氣罩、提升管、氣液分離器、回流管、沉淀區、出水管等組成[2]。首先，廢水進入反應器混合區與內循環污泥水充分混合，由第一反應室生化降解，產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，第一反應室形成內循環，沼氣處理在第二反應室完成，實現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。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，實際操作數據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。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氣。可以看出，溫度變化對IC厭氧反應器的影響是非常明顯，使反應器的運行狀態和污泥活性出現變化。

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，其產量不斷增加，相應的廢水處理量也大幅度增長。傳統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勢。

（二）制藥廢水。制藥生產過程會產生大量廢水，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，如果處理不達標會嚴重影響生態環境。而采用IC厭氧反應器取得了良好的效果，廢水經處理后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。在全球環境中，控制造紙工業水污染已成為焦點，也是環境治理的關鍵。通過數據分析，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，經過循環處理后，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、容積負荷率高等優點，在各類廢水處理中發揮了重要作用。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展。

參考文獻：

[1]鐘京崗，徐志國.內循環厭氧反應器處理制漿造紙廢水的效能及影響因素[J].商品與質量，2020（28）：67.

[2]吳秉奇，段美娟，周振，等.多段內循環厭氧反應器的氣液流場及處理低濃度屠宰廢水的研究[J].工業用水與廢水，2019，50（1）：19-24.

[3]段美娟，陳福明，劉淑杰，等.多段內循環厭氧反應器處理屠宰廢水的中試[J].廣東化工，2018，45（21）：33-35.

[4]胡超，邵希豪，晏波，等.內循環厭氧反應器設計問題的探討[J].工業水處理，2017，37（9）：5-9.

（作者單位：維爾利環保科技集團股份有限公司）