MIC开发应用研究

1000m3多级内循环(MIC)反应器的开发应用马三剑，吴建华，刘锋，蒋京东（苏州科技学院环保应用技术研究所，江苏215011）[e-mail]摘要：IC反应器作为第三代厌氧技术具有显著的优点，我国已有的几套生产规模的IC反应器全部从国外进口。作者自行研制、启动的生产规模1000m3MIC反应器，用于处理高浓度柠檬酸生产废水，在水力停留时间小于12小时，有机负荷20kgCOD·m-3d-1）时，COD去除率仍始终在90%以上。关键词：柠檬酸、废水、IC反应器IC（内循环）反应器从开始被利用起，就被公认为具有有机负荷率高，水力停留时间短，高径比大，占地面积小，基建投资省，出水水质稳定，耐冲击负荷能力强等优点[1,2]。国内废水处理界开始一直关注IC技术的发展和应用，关于IC的特点、理论和小试研究的文章越来越多。苏州科技学院在承担“江苏省环境保护基金”项目中，采用IC的技术原理，克服IC应用中可能存在的问题，成功地开发了1000m3生产规模的MIC（多级内循环）厌氧反应器，并将其应用于高浓度柠檬酸废水处理中，于2001年12月通过科技成果鉴定。1MIC反应器结构与制作所开发的MIC反应器直径8m，高23m，总容水体积1100m3，有效反应体积800m3。由两个反应室垂直串联组成，第一反应室为高负荷反应室，其底部为进水区和回流出水区，上部为低负荷的第二反应室，在两室之间有沼气集气器，在第二反应室上部设有三相分离器，反应器的顶部有三相分离包。两个反应室和三相分离包用提升管和回流管相联。辅助设施有进水流量监测与记录、温度测量与记录、取样管、梯与护栏等。反应器的基本构造如图1所示。反应器外壳用碳钢现场制作，配件部分为不锈钢材料，现场安装。所有的碳钢件内外进行防腐处理。图1MIC反应器结构原理图2工程背景2．1废水水量与水质宜兴协联生化有限公司位于太湖流域上游，以玉米为主要原料生产柠檬酸，生产能力1~1.2万吨柠檬酸盐/年工程，日排放高浓度有机污水1500m3，COD浓度8000-12000mg.L-1，整个废水处理系统出水浓度要求小于60mg.L-1。其污水水质情况见表1。表1污水水质情况COD/mg.L-1BOD/mg.L-1SS/mg.L-1T/℃pH8000～120005000～6000800～100060～703.5～5.52．2处理工艺污水处理工艺为：预处理——厌氧（MIC反应器，2台）——二级好氧（曝气沉淀池、氧化沟）——深度处理（过滤）——塘处理，过滤（或塘处理）出水（COD低于60mg/l）回用于生产、绿化用水及锅炉冲渣。其处理工艺流程简图见图2。各处理单元处理情况见表2。出水区沼气外排三相分离包第二反应室第一反应室进水系统沼气提升管回流水管三相分离系统沼气集气器图2处理工艺流程简图表2污水处理系统运行情况一览表初沉池进水调节池出水MIC出水曝气沉淀池出水一体化氧化沟出水总效率COD/mg.L-1100001000050015010099%pH5.05.06.97.48.0——SS/mg.L-110003002001007093%色度/倍20015020502587%T/℃70373230常温——3MIC的启动调试3．1菌种（种污泥）反应器内投加的接种污泥为某柠檬酸污水处理厂厌氧反应器内形成的颗粒污泥，每台反应器污泥填加量为200m3。通过筛分测得，种污泥的颗粒85%在0.45~0.9mm之间，沉降速度为54m·h-1~111.6m·h-1，污泥的产甲烷活性为1.32gCODCH4·gVSS-1d-1)，挥发性固体含量VS为10.70%。3．2进水启动MIC系统2000年5月份开始正式加水开始调试，经历了反应器升温、污泥驯化、负荷的增加、稳定运行等过程。两反应塔同时进水调试，原水不进行pH值调节。进水量和生产排放量完全相等，进水量的提高取决于生产系统产量的提高。MIC出水COD维持在250～500mg·L-1左右，基本不随处理水量或浓度的提高而上升，启动情况见表3。在系统正常运行后，两塔的进水量都为30m3/h，MIC反应器有机负荷达到6kgCOD·m-3d-1，有效水力停留时间为约24小时，CODCr去除效率达到90%以上，反应器运行稳定。表3两IC处理情况一览表车间来水IC进水IC(东)出水IC(西)出水CODCr/mg·L-18000~120009000~12000200~250250~300pH4.5~5.54.5~5.56.5~7.06.5~7.0T/℃60~703732~3432~34VFA/mmol·L-1————1~31~33．3MIC反应器实验研究在将厂方所有的废水都处理完并达标排放的任务后，对MIC反应器的性能进行研究，主要进行的是有机负荷及水力负荷的增加对去除率、污泥层、沿塔高水质的影响。由于水量有限，在对一座MIC进行实验性研究时，另一座备用。实验塔运行情况见图3、图4。实验时，有机负荷从6kgCOD·m-3d-1增加到20kgCOD·m-3d-1，COD的去除效率仍为90%以上，水力停留时间减少至不到12小时。因此，在已完成的范围内，可知有机负荷的逐步增加不会很大地影响到COD的去除效率，去除效率随有机负荷的提高而下降的幅度并不大，但仍是保持稍有下降趋势。继续增加负荷有可能会导致去除效率的继续下降，其所能承受的最大负荷有待于进一步的研究。图3IC进水流量、有机负荷随时间变化曲线01020304050607080510152025303540455055实验时间(d)进水流量m3/h03691215182124有机负荷kgCOD/m3.d进水流量有机负荷4几点讨论与建议4．1强化IC的开发文献[3]认为“比较我国在厌氧处理工艺开发的现状和国外水平的差距，如果将UASB反应器做为第二代反应器生产代表，则我们还不能很好的将第二代反应器推广到生产实践中，对UASB技术来讲就是还无法在大规模的生产装置上形成稳定的颗粒污泥。因此就无法谈到第三代厌氧反应器的应用，如IC反应器”。几年已经过去，我国的厌氧技术有了明显的进步，对第二代厌氧技术有充分掌握的单位应抓住时机进行第三代技术的研究。笔者长期以来一直致力于厌氧技术的研究和开发，对第二代厌氧技术的UASB、EGSB、AAFEB、EB反应器等都进行了较深入的研究，并有着几十座生产规模反应器的工程应用经验，此次MIC的研制正是在这些基础上完成的。如下几个方面值得继续研究：1.IC反应器的最基本特征，与其它反应器的主要区别；2.IC内部的流体力学规律；3.循环（回流）的优缺点，和循环量的估算；4.IC设计的规范，制作的标准化；5.采用低等污泥启动IC。4．2接受教训，防止一哄而上上世纪80年代我国刚开始引入UASB反应器技术时，各单位一哄而上，结果几乎全部失败，直到上世纪90年代中期才有个别单位基本掌握了UASB技术，其间浪费了大量的人力、物力和时间。如果缺乏第二代厌氧技术的基础，如果没有对IC的原理、机构等的深入了解，如果缺乏反应器放大设计基础认识，并沿着先小试，后中试，再上生产规模设置的循序渐进之路，很难保证成功率。4．3应防止夸大IC的优点图4MIC进水COD、出水COD随时间变化曲线0200040006000800010000120001400005101520253035404550556065实验时间(d)进水COD(mg/l)0200400600800100012001400出水COD(mg/l)进水COD出水COD在开发应用IC时，首先应该认真地、实事求是地分析IC的优点和缺点，不可人为地放大其优点，或忽视其不足。特别要重视其不足，这样才能真正做到扬长避短。首先，影响废水厌氧去除率的最主要因素不是反应器类型，而是废水本身的厌氧可生化性，采用IC技术并不能提高废水的厌氧可生化性。其次，由于IC反应器一般要做的很高，这样地基处理费用高，单位反应器体积造价也高，将来国产化后，在一些特定条件下，综合投资可能还要比二代设备高。再者，和其它任何新技术一样，IC最大缺点是“新”，设计、建设、启动、操作、管理经验不足。4．4IC设备是整个处理工艺的组成部分一些单位希望购买一种先进设备来彻底解决其环境问题，希望和结果往往差距很大。IC只不过是一种厌氧设备，只是整个废水处理系统中的一个单元。在使用IC时和使用其它厌氧技术一样，应该重视预处理单元。当然，在厌氧不能完成治理任务时，还必须配备后处理单元，这就应该注意IC单元和后处理的关系，注意对后处理的影响。治污单位更应该了解IC在整个工艺中的作用，千万避免重设备轻工艺的倾向，并注意引导治污单位认识废水治理的复杂性。参考文献：[1]胡纪萃.试论内循环厌氧反应器[J].中国沼气,1999,17(2):3~6.[2]高小萍,陈吕军,胡纪萃.厌氧反应器的发展[J]..江苏环境科技,1999,12(3):起止页？[3]王凯军.厌氧工艺的发展和新型厌氧反应器[J].环境科学,199819（1）：起止页？作者简介：马三剑，安徽蒙城人，在苏州科技学院环保应用技术研究所工作；联系地址：苏州市滨河路298号苏州科技学院环保应用技术研究所邮编：215011电话：[phone]