厭氧處理是近年來污水處理領(lǐng)域發(fā)展較快的技術(shù)，具有低耗、運(yùn)行穩(wěn)定、產(chǎn)生沼氣、可實(shí)現(xiàn)資源化利用等特點(diǎn)，已成為中、高濃度污水處理的主流技術(shù)之一。污水經(jīng)過厭氧處理后有機(jī)物大大降低，有效減輕了后續(xù)工藝的處理負(fù)荷，為廢水的達(dá)標(biāo)治理增加籌碼。
厭氧反應(yīng)是一個(gè)復(fù)雜的生化過程，微觀分析表明厭氧降解過程可分為四步：水解、酸化、產(chǎn)氫產(chǎn)酸及產(chǎn)甲烷過程。分述如下：

1）水解階段

高分子有機(jī)物因相對(duì)分子量巨大，不能透過細(xì)胞膜，因此不可能為細(xì)菌直接利用。故此它們?cè)诘谝浑A段首先被細(xì)菌胞外酶分解為小分子。例如纖維素被纖維素酶水解為纖維二糖與葡萄糖，淀粉被淀粉酶分解為麥芽糖和葡萄糖，蛋白質(zhì)被蛋白酶水解為短肽與氨基酸等。這些小分子的水解產(chǎn)物能夠溶解于水并透過細(xì)胞膜為細(xì)菌所利用。

2）酸化階段

水解后大的小分子化合物在發(fā)酵細(xì)菌（即酸化菌）的細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)化為更簡(jiǎn)單的化合物并分泌到細(xì)胞外。這一階段的主要產(chǎn)物有揮發(fā)性脂肪酸（簡(jiǎn)寫作VFA）、醇類、乳酸、二氧化碳、氫氣、氨、硫化氫等。與此同時(shí)，酸化細(xì)菌也利用部分物質(zhì)合成新的細(xì)胞物質(zhì)，因此未經(jīng)酸化處理的污水厭氧處理時(shí)會(huì)產(chǎn)生更多的剩余污泥。
酸化菌對(duì)pH有很大的容忍性，產(chǎn)酸可在pH到4條件下進(jìn)行，產(chǎn)甲烷菌則有它自己的優(yōu)佳pH范圍為6.5－7.5，超出這個(gè)范圍轉(zhuǎn)化速度將減慢。

3）產(chǎn)乙酸產(chǎn)氫階段

在此階段，上一階段的產(chǎn)物被進(jìn)一步降解為乙酸（又稱醋酸）、氫和二氧化碳，這是導(dǎo)致產(chǎn)甲烷反應(yīng)的反應(yīng)底物。
不論是在水解階段或是在產(chǎn)酸產(chǎn)氫階段，COD只是形態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)化，僅僅是一種COD轉(zhuǎn)化為另一種COD，實(shí)際的COD轉(zhuǎn)化發(fā)生在產(chǎn)甲烷階段，在那時(shí)，COD轉(zhuǎn)化為甲烷而從污水中溢出，因此，如果將酸化后的污水直接進(jìn)行好氧處理，運(yùn)行成本不會(huì)有明顯的變化。

4）產(chǎn)甲烷階段

產(chǎn)甲烷菌是一種嚴(yán)格的厭氧微生物，與其它厭氧菌比較，其氧化還原電位非常低 （＜-330mv）。在此階段，酸化產(chǎn)物被產(chǎn)甲烷菌分解合成為CH4、CO2和H2O等，甲烷的轉(zhuǎn)化產(chǎn)率約為70－75%，故COD大為降低。

經(jīng)過近幾十年的發(fā)展，厭氧工藝不斷得以改進(jìn)，衍生了多種類型的厭氧反應(yīng)裝置，并應(yīng)用于大量的工程實(shí)例中。
厭氧既有傳統(tǒng)的反應(yīng)器又有現(xiàn)代反應(yīng)器，這些工藝又可分為厭氧懸浮生長(zhǎng)和厭氧接觸生長(zhǎng)工藝。其中第一代反應(yīng)器有：普通厭氧消化池、厭氧接觸工藝等；在第二代的厭氧反應(yīng)器中，典型代表有：厭氧濾池（AF）、上流式厭氧污泥床（UASB）、下行式固定膜反應(yīng)器（DSFF）、厭氧附著膜膨脹反應(yīng)器（AAFEB）、厭氧流化床（AFB）；第三代厭氧反應(yīng)器是內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器（IC）。
目前主流厭氧有UASB、AF、IC等形態(tài)，這幾種工藝非常成熟，應(yīng)用十分廣泛，贏得了較好的口碑?，F(xiàn)進(jìn)行詳細(xì)比對(duì)，以確定合適的厭氧反應(yīng)裝置。

表 主流厭氧反應(yīng)器技術(shù)性能比對(duì)表

其中IC厭氧反應(yīng)器是由我公司聯(lián)合山東大學(xué)、齊魯工業(yè)大學(xué)、山東省輕工業(yè)設(shè)計(jì)院等知名院校和科研機(jī)構(gòu)，汲取、優(yōu)化并改進(jìn)了國(guó)內(nèi)、國(guó)際先進(jìn)的厭氧處理技術(shù)，所創(chuàng)造的更加適合國(guó)情的前沿技術(shù)，是UASB厭氧反應(yīng)器的改進(jìn)產(chǎn)品，屬第三代厭氧反應(yīng)器。
IC厭氧反應(yīng)器在處理高濃度有機(jī)廢水、高懸浮物及高生物毒性廢水與間歇性生產(chǎn)廢水領(lǐng)域有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，對(duì)COD的去除率在90%左右，產(chǎn)生的沼氣與顆粒污泥可作為資源進(jìn)行回收和出售，為企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。而且我公司經(jīng)過多年的摸索，采用絮狀污泥代替大部分顆粒泥，大大降低了建設(shè)投資成本。
由上可知， IC裝置各方面優(yōu)勢(shì)明顯，綜合性能更高，且我公司在厭氧方面有豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和良好的運(yùn)行效果，因此采用公司專有技術(shù)IC厭氧反應(yīng)器。

Ⅰ、IC的組成

IC反應(yīng)器是由四個(gè)功能部分組成：即混合區(qū)、膨脹床部分、精處理區(qū)和回流部分。 如下圖所示：
混合區(qū)：在反應(yīng)器的底部，進(jìn)入的污水與顆粒污泥及內(nèi)部氣體循環(huán)所帶回的出水有效的混合，對(duì)原水進(jìn)行充分的稀釋和均質(zhì)；
膨脹床部分：這一區(qū)域由包含高濃度顆粒污泥的膨脹床構(gòu)成。反應(yīng)產(chǎn)生的沼氣和內(nèi)循環(huán)回流引起較高的上升流速，使反應(yīng)器內(nèi)的顆粒污泥處于膨脹狀態(tài)。顆粒污泥和污水之間有效的接觸使得污泥具有高的活性，可以獲得高的有機(jī)負(fù)荷和轉(zhuǎn)化效率。
精處理區(qū)：這一區(qū)域的污泥負(fù)荷相對(duì)較低，水力停留時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)和推流的流態(tài)相對(duì)平穩(wěn)，而且沼氣在精處理區(qū)產(chǎn)生的擾動(dòng)小，使得生物可降解COD幾乎全部的去除。雖然與UASB反應(yīng)器條件相比，反應(yīng)器總的負(fù)荷率較高，但因?yàn)閮?nèi)部循環(huán)體不經(jīng)過精處理區(qū)，因此在精處理區(qū)的上升流速也較低，能保持良好的固體停留。
回流系統(tǒng)：分外回流和內(nèi)回流，內(nèi)部的回流是根據(jù)氣提原理，利用上層與下層的氣室間存在的壓力差。回流的比例由產(chǎn)氣量（進(jìn)水COD濃度）決定，是自調(diào)節(jié)的。外回流是通過外回流泵控制回流水在反應(yīng)器的底部進(jìn)入系統(tǒng)內(nèi)，從而在膨脹床部分產(chǎn)生附加擾動(dòng)，這使得系統(tǒng)的啟動(dòng)過程加快。一般在調(diào)試初期或發(fā)生沖擊時(shí)啟動(dòng)外回流，可增加反應(yīng)器的抗沖擊能力。
另外IC監(jiān)控系統(tǒng)也是厭氧反應(yīng)器的重要環(huán)節(jié)，它對(duì)IC的進(jìn)水量、回流量、溫度、沼氣產(chǎn)量等進(jìn)行監(jiān)控。IC監(jiān)控系統(tǒng)保證了系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，避免反應(yīng)器因水的波動(dòng)受到?jīng)_擊，造成長(zhǎng)時(shí)間不能恢復(fù)正常運(yùn)行，使整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行管理簡(jiǎn)單、操作方便。

Ⅱ、IC的特點(diǎn)

IC有如下幾大特點(diǎn)：
a、容積負(fù)荷率高，水力停留時(shí)間短
IC反應(yīng)器生物量大（可達(dá)到30~50g/L），污泥齡長(zhǎng)。特別是由于存在著內(nèi)、外循環(huán)，傳質(zhì)效果好。處理高濃度有機(jī)污水，進(jìn)水容積負(fù)荷率可達(dá) 10～30kgCOD/m3·d。
b、抗沖擊負(fù)荷強(qiáng)
在IC反應(yīng)器中，當(dāng)COD負(fù)荷增加時(shí)，沼氣的產(chǎn)生量隨之增加，內(nèi)循環(huán)的氣提增加。處理高濃度污水時(shí)，循環(huán)流量可達(dá)進(jìn)水流量的10～20倍，污水中高濃度和有害物質(zhì)得到充分稀釋，大大降低有害程度，從而提高了反應(yīng)器的耐沖擊負(fù)荷能力；當(dāng)COD負(fù)荷較低時(shí)，沼氣產(chǎn)量也低，從而形成較低的內(nèi)循環(huán)流。因此，內(nèi)循環(huán)實(shí)際為反應(yīng)器起到了自動(dòng)平衡COD沖擊負(fù)荷的作用。
c、避免了固形物沉積
有一些污水中含有大量的懸浮物質(zhì)，會(huì)在 UASB 等流速較慢的反應(yīng)器內(nèi)發(fā)生累積，將厭氧污泥逐漸置換，使厭氧反應(yīng)器的運(yùn)行效果惡化乃至失效。而在IC反應(yīng)器中，高的液體和氣體上升流速，將懸浮物沖擊出反應(yīng)器。
d、基建投資省和占地面積小
由于IC反應(yīng)器的容積負(fù)荷率比普通的UASB反應(yīng)器要高3～4倍以上，所以IC 反應(yīng)器的體積為普通UASB反應(yīng)器的1/4～1/3 左右，而且有很大的高徑比，占地面積特別省，可降低反應(yīng)器的基建投資，非常使用于占地面積緊張的廠家采用。
e、依靠沼氣提升實(shí)現(xiàn)自身的內(nèi)循環(huán)，減少能耗
厭氧流化床載體的膨脹和流化，是通過內(nèi)循環(huán)回流泵加壓實(shí)現(xiàn)，因此需要消耗一部分動(dòng)力。而IC反應(yīng)器正常運(yùn)行時(shí)是以自身產(chǎn)生的沼氣作為提升的動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)混合液內(nèi)循環(huán)，正常運(yùn)行不必啟動(dòng)回用水泵實(shí)現(xiàn)強(qiáng)制循環(huán)，從而減少能耗。
f、減少藥劑投量，降低運(yùn)行費(fèi)用
內(nèi)外循環(huán)相當(dāng)于第一級(jí)厭氧出水的回流，對(duì)pH起緩沖作用，使反應(yīng)器內(nèi)的pH保持穩(wěn)定?？蓽p少進(jìn)水的投堿量，從而降低運(yùn)行費(fèi)用。
g、可以在一定程度上減少結(jié)垢
對(duì)于一些含鹽量較高的污水，如蛋白污水、淀粉污水等，由于污水中含有超量的鈣鹽、同時(shí)還具有氨氮和磷酸鹽，所以在厭氧出水管路上容易形成鈣鹽沉積和磷酸銨鎂（鳥糞石）沉淀，嚴(yán)重的會(huì)堵塞管路。由于IC反應(yīng)器采用的是內(nèi)循環(huán)，沼氣中的CO2可以從水中逸出，減少結(jié)垢。
h、出水的穩(wěn)定性好
IC反應(yīng)器相當(dāng)上、下兩個(gè)UASB反應(yīng)器串聯(lián)運(yùn)行，下面一個(gè)UASB反應(yīng)器具有很高的有機(jī)負(fù)荷率，起“粗”處理作用，上面一個(gè)UASB反應(yīng)器的負(fù)荷較低，起“精”處理作用。多級(jí)處理比單級(jí)處理的穩(wěn)定性好，出水水質(zhì)穩(wěn)定。
i、顆粒污泥啟動(dòng)，至快可30天達(dá)到滿負(fù)荷生產(chǎn)
IC反應(yīng)器之所以在污水處理中能有這么大的處理效果，除了具有上面所提到的特點(diǎn)外，還有一個(gè)重要的決定因素是IC 反應(yīng)器能產(chǎn)生高質(zhì)量的顆粒污泥，該顆粒污泥粒徑均勻，飽滿密實(shí)，能在5m/h左右的上升流速下不破碎，對(duì)IC的高處理效果起到了重要的作用。厭氧顆粒污泥在常溫狀態(tài)下閑置1~2個(gè)月后，IC反應(yīng)器再次啟動(dòng)仍能達(dá)到較好的效果。顆粒污泥的這種特性，能更好的適用于不能進(jìn)行連續(xù)生產(chǎn)的企業(yè)污水處理。

Ⅲ、IC的重要部件

① 三相分離器
三相分離器是IC反應(yīng)器別具特色和重要的裝置。IC內(nèi)設(shè)置了兩層五級(jí)三相離器，它們同時(shí)具有以下功能：
a、能收集從分離器下的反應(yīng)室產(chǎn)生的沼氣，沼氣系統(tǒng)排氣壓 3kPa～5kPa； 使得在分離器之上的懸浮物沉淀下來。
b、能夠適應(yīng)IC反應(yīng)器較高的上升流速，不影響氣、液、固的三相分離效果。
c、將IC反應(yīng)器隔成兩個(gè)反應(yīng)室，使得反應(yīng)器的實(shí)際處理能力大大增高，抗沖擊負(fù)荷增強(qiáng)，保證良好的運(yùn)行穩(wěn)定性能。
為了保障三相分離器的使用壽命和耐腐蝕性，我公司采用耐腐性能好、剛性好、耐熱性好的改性PP 板材，設(shè)備成套加工，節(jié)約安裝時(shí)間。 在IC中三相分離器承受很大的沼氣壓力，為了防止焊接部分開裂，或者是板材鼓裂，我公司在設(shè)備加工時(shí)采用獨(dú)特的承插結(jié)構(gòu)加工方式，在一些關(guān)鍵的受力部分還安裝了加強(qiáng)筋，這樣就保障了足夠的壓力和強(qiáng)度條件下，三相分離器不開裂，不鼓裂，保障了工程施工質(zhì)量和系統(tǒng)運(yùn)行的安穩(wěn)。我們生產(chǎn)的三相分離器在出廠時(shí)都要做氣密性和強(qiáng)度試驗(yàn)，保證使用壽命。
② 立體旋流布水系統(tǒng)
布水系統(tǒng)是厭氧反應(yīng)器的關(guān)鍵配置，它對(duì)于形成污泥與進(jìn)水間充分的接觸、更大限度地利用反應(yīng)器的污泥是十分重要的。布水系統(tǒng)兼有配水和水力攪動(dòng)作用，為了保證這兩個(gè)作用的實(shí)現(xiàn)，需要滿足如下原則：
a、進(jìn)水裝置的設(shè)計(jì)使分配到各點(diǎn)的流量相同；
b、進(jìn)水管不易堵塞；
c、盡可能滿足污泥床水力攪拌的需要，保證進(jìn)水有機(jī)物與污泥迅速混合，防止局部產(chǎn)生酸化現(xiàn)象。
同時(shí)為保障布水系統(tǒng)的耐腐蝕性，延長(zhǎng)使用壽命，我公司采用304不銹鋼進(jìn)行制作。布水方式采用立體旋流布水方式，具有布水均勻性好、不易堵塞。
③ 汽水分離器
汽水分離器位于罐頂，是氣體、液體、固體快速分離的裝置，在結(jié)構(gòu)上采用旋流分離原理，獨(dú)特的分離角度，能非常好地保障系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。