內(nèi)循環(huán)(InternalCirculation，IC)厭氧反應器于20世紀80年代中期由荷蘭PAQUES公司開發(fā)成功，并推入國際廢水處理工程市場，可用于處理土豆加工、啤酒、食品、檸檬酸等工業(yè)廢水。反應器高度約為16～25m，容積負荷為普通升流式厭氧污泥床(UASB)的4倍左右，占地少，是一種值得推廣的新型反應器。本實驗在內(nèi)循環(huán)厭氧反應器的基礎(chǔ)上，輔助以外循環(huán)對高濃度木糖醇生產(chǎn)廢水進行了中試實驗。輔助外循環(huán)可以**反應器抗沖擊負荷的能力，也可以適當改變外循環(huán)的回流比。

1、實驗

1.1 水力模型

IC反應器典型的特性是廢水和污泥在沼氣**管和泥水下降管中循環(huán)，可視為一種特殊的氣體式反應器。1976年由Hills對氣升式反應器(上升管直徑0.15m，高10.5m)的研究中得到。上升管中的氣持率(εgr)可通過上升管氣體表面上升流速(ugr)和液體表面上升流速(ulr)間的經(jīng)驗表達式估算，見式(1)和式(2)：

式中：εgr為上升管中的氣持率；ugr為上升管中氣體表面上升流速，m/s；ulr為液體表面上升流速，m/s。

Pereboom于1994年根據(jù)能量守恒得出的液體表面上升流速(ulr)見式(2)，Pereboom結(jié)合氣持率(εgr)及系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)等實際情況對ulr進行了修訂，見式(3)：

式中：hD為氣液擴散高度，m；Δh為**管與下降管間的液位差，m；KB/T為底部和頂部阻力系數(shù)；Ar/d為**管與下降管間的橫截面積；εgd為回流管中的持氣率，%。

IC反應器的水力模型是在不考慮循環(huán)過程中的壁面磨損，只考慮廢水從沼氣**管向回流管和從回流管向沼氣**管流動處的局部損失的基礎(chǔ)上建立起來的，此水力模型還需要深入研究。

1.2 實驗裝置

實驗用O＆IC反應器為自行設(shè)計制造，O＆IC反應器的基本構(gòu)造如圖1所示：反應器高2000cm，直徑50cm，有效容積為360L，高徑比一般為4～8，反應器主要由6個部分組成：混合區(qū)、第1反應室、第2反應室、出水區(qū)、內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)和外循環(huán)系統(tǒng)。其中內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)是O＆IC反應器的核心部分，由三相分離器、沼氣**管、氣液分離器和回流管組成。用WMZK－01溫控儀和熱源構(gòu)成自動溫控系統(tǒng)，將原水箱和循環(huán)水箱的溫度控制在(35±1)℃。

廢水經(jīng)**通過布水系統(tǒng)進入IC反應器底部的混合區(qū)，并與來自泥水下降管的內(nèi)循環(huán)泥水混合液充分混合后進人顆粒污泥床進行COD的生化降解，此處的COD容積負荷很高，大部分進水COD在此處被降解，產(chǎn)生大量沼氣由一級三相分離器收集。由于沼氣產(chǎn)生氣提作用，使得沼氣、污泥和水的混合物沿沼氣**管上升至反應器頂部的氣液分離器，沼氣在該處與泥水分離并被導出處理系統(tǒng)。泥水混合物則沿泥水下降管進人反應器底部的混合區(qū)，并與進水充分混合后進入污泥膨脹床區(qū)，形成內(nèi)循環(huán)。使有機物與顆粒污泥的傳質(zhì)過程加強，反應器的處理能力得到**。實驗中輔助以外循環(huán)，可以**反應器抗沖擊負荷的能力。

1.3 實驗樣品

實驗樣品取某木糖醇廠生產(chǎn)廢水污水處理站預處理段后廢水，原木糖醇廠生產(chǎn)廢水，預處理后所用工藝為UASB，進水水質(zhì)如表1所示。UASB出現(xiàn)跑泥等問題，出水COD為1700mg/L，對后繼處理單元SBR帶來沖擊負荷，使好氧處理單元的處理影響很大，以致出水不能達標排放。針對此問題就厭氧段工藝進行了IC厭氧反應器的中試實驗。

接種污泥采用某檸檬酸有限公司IC反應器中的顆粒污泥，污泥的TSS為70g/L。用1m3水樣連續(xù)并部分循環(huán)(72h)進行漂洗和活化。

1.4 常規(guī)分析方法

采用多功能測試儀測定試樣的pH，采用微波密封消解COD速測儀測定廢水的COD。

2、結(jié)果與討論

2.1 實驗結(jié)果

在O＆IC反應器中加入顆粒污泥后，開始進水，并以0.5℃/h速率逐漸加熱原水到37±1℃，初始原水**為50L/h，對加入的顆粒污泥進行馴化，經(jīng)過24h的連續(xù)進水反應，有氣體產(chǎn)生，用循環(huán)水箱的水進行循環(huán)進水，并慢慢減少再增大原水**，穩(wěn)定后調(diào)節(jié)原水**為50L/h，回流水量為100L/h，經(jīng)過一周的反應器發(fā)應及污泥的培養(yǎng)馴化，反應器基本趨于穩(wěn)定，每隔2～4h取樣一次，14h后，我們調(diào)節(jié)原水**為40L/h，回流水量為120L/h，并測其COD和pH變化，如表2所示。

2.2 討論由表2可以看出，IC厭氧反應器運行穩(wěn)定后，調(diào)節(jié)原水與回流水的比為1∶2到1∶3，污水經(jīng)IC反應器的COD去除率基本保持在78.6%～83.6%之間，pH也基本在7.65～8.16之間，個別數(shù)據(jù)的起伏與進水量控制、溫度調(diào)節(jié)等影響因素有關(guān)，增加回流比**了上升流速和設(shè)備的抗沖擊能力，整體表現(xiàn)了很好的穩(wěn)定性和去除效果。IC反應器的主要特點就是流體在沼氣**管和回流管之間形成一個內(nèi)循環(huán)的水流，回流的稀釋作用增加外循環(huán)比UASB厭氧反應器具有更好的處理高濃度和難降解的有機廢水。

3、

IC反應器是一種高技術(shù)的新型超高效厭氧反應器，其主要特點是：有機負荷高，水力停留時間短，高徑比大，占地面積小，基建投資省等。O＆IC反應器作為IC的一種改進，繼承了IC反應器的優(yōu)點，增加輔助外循環(huán)，加大了反應器的內(nèi)部循環(huán)，**了反應器的耐沖擊負荷及運行穩(wěn)定性，本次中試實驗研究為木糖醇處理提供理論依據(jù)。

與UASB出現(xiàn)的跑泥現(xiàn)象，O＆IC反應器兩級三相分離器的特殊結(jié)構(gòu)保證了在較高上升流速條件下對污泥截留。O＆IC的穩(wěn)定處理保證了下一級處理單元的處理的穩(wěn)定性。