厌氧内循环反应器_IC反应器_在造纸废水处理中的应用

厌氧内循环反应器（Internal Circulation Reac-tor，简称IC反应器）具有抗负荷能力强、具缓冲pH能力、容积负荷高、能耗低、运行费用低、处理容量大、启动速度快、占地面积少、运行稳定等特点，其主要组成部分有污泥膨胀床区、精处理反应区、内循环系统和出水区，在造纸废水处理领域中有着广泛的应用前景。

我国是一个造纸工业大国，在制造过程中产生的废水量大，污染物浓度高，对水环境造成极其不利的影响。污水必须通过终端的废水处理设施，达标后排放，而厌氧技术比较适合处理高浓度的有机废水。笔者在此详细介绍IC反应器的启动问题和它在造纸废水中的应用。

1IC反应器的启动

在IC反应器整个处理工程中，反应器的快速启动和反应器中颗粒污泥的形成是整个过程的关键。

丁丽丽等［1］以UASB中的颗粒污泥为接种污泥，用于IC反应器的启动，20d内IC反应器完成初次启动，15d内完成IC反应器的二次启动。该反应器日处理污水COD Cr容积负荷达12～15 Kg／（m3·d），COD Cr去除率＞85％；在IC反应器中的容积负荷增加到11Kg COD Cr／（m3·d）时，反应器完成启动。IC反应器启动结束后，使颗粒污泥的平均沉降速度由35．4m／h增加到105．17 m／h，平均粒径由0．88mm增大为1．25mm，最大比产甲烷活性增加为启动初期的4倍，达到382．98mL／（g·d）。张杰等［2］以某养猪场沉淀池的深灰褐色絮状污泥对IC反应器进行接种启动。IC 反应器在60d左右完成启动，启动后污泥区污泥沉降性能良好，在污泥区，污泥由上部到下部粒径明显增大，反应器内污泥颗粒粒径分布明显改善，粒径大于1mm的颗粒污泥量约占81．3％左右。在进水有机负荷率达到20．6Kg COD Cr／（m3·d），HRT不低于12h时，利用该反应器处理某养猪场污水时，COD Cr去除率保持在90％以上，TN和TP去除率约为20．8％和34．6％。

杨世关等［3］使用UASB反应器和IC反应器分别对某养殖场的猪粪废水进行处理。以郑州市某种猪场废水一级沉淀池污泥为接种污泥，对IC 反应器进行启动，污泥接种54d后，IC反应器污泥区污泥沉降性能良好，污泥颗粒直径在1～4 mm之间，以2～3mm粒径的污泥为主，有粒径大于5mm的颗粒污泥产生；UASB污泥颗粒直径在1～3mm之间，以1～2mm粒径的污泥为主，未发现大于5mm的颗粒污泥。实验发现，与UASB反应器相比，IC反应器的水力条件有利于污泥的颗粒化。IC反应器内水力条件的复杂性，使得其内的污泥颗粒分布不均匀性明显大于UASB反应器。

张杰等［4］以某啤酒厂厌氧池污泥为接种污泥启动IC反应器，模拟废水进水NH4＋－N为120 mg／L，NO2－－N为150mg／L，实验研究了模拟废水的厌氧氨氧化过程，考察了IC反应器中ANAMMOX菌的活性和脱氮效率，在30±1℃

厌氧内循环反应器（IC反应器）

在造纸废水处理中的应用

李琛，从善畅，郝磊磊

（陕西理工学院化学与环境科学学院，陕西汉中723001）

摘要：详细介绍了厌氧内循环反应器（IC反应器）的启动问题及其在造纸废水处理中的应用，并对该技术的应用前景进行了展望。

关键词：厌氧内循环反应器（IC反应器）；造纸废水；废水处理

doi：10．3969／j．issn．1007－2217．2012．02．002

收稿日期：2011－09-22

的条件下，IC反应器130d后启动成功，反应器内形成1～2mm的颗粒污泥，NH4＋－N和NO2－－N 去除率分别约82．1％和94．5％。许英杰等［5］以郑州市污水处理厂的厌氧脱水污泥和河南某酒精厂厌氧消化池的絮状污泥为接种污泥，处理该酒精厂的玉米酒糟和薯干渣酒糟废水，IC反应器运行36d时出现颗粒污泥，180d后成功启动。实验研究了反应器内污泥的SS和VSS、产甲烷活性、胞外多聚物浓度、辅酶F420含量、目标污水的COD Cr 去除率等指标，发现实验条件下IC反应器自启动36d后开始出现颗粒污泥，运行至180d时反应器中出现大量粒径为0．5～2．5mm的大颗粒污泥，在IC反应器的第一反应区和第二反应区，以葡萄糖为基质测得的产甲烷活性为327mL／g VSS·d和129mL／g VSS·d，活性良好。在进水COD Cr浓度为20000～30000mg／L时，该IC反应器的COD Cr去除率不低于95％，出水COD Cr不高于1000mg／L。污泥的比COD Cr去除率为0．78 g COD Cr／g VSS·d。

梁允等［6］使用IC反应器处理某酒精生产企业的综合废水，使用生活污水厂厌氧消化污泥接种IC反应器，105d完成反应器的启动。进水COD Cr＝11500mg／L，BOD5＝6000mg／L，pH值为3．5～4．5。出水VFA的浓度在300mg乙酸／L以下，COD Cr去除率95％以上，pH值保持在6．5～7．8。启动完成后，反应器内部形成一定机械强度、沉淀性能良好、粒径为1～4mm的颗粒污泥。

曾国敏等［7］研究了常温下IC反应器启动过程中的颗粒污泥性能。IC反应器进水浓度为3000mg COD Cr／L，水温为14．5～26℃，25d内形成了颗粒污泥。结果表明，随着运行时间和容积负荷的增加，颗粒污泥粒径逐渐增大。反应器启动完成后，反应器中大于2mm的颗粒污泥增加到6．6％，小于0．3mm的颗粒从57．7％减少到39．4％；VSS浓度从24．7g／L上升到48．2g／L；VSS／SS从34．4％增加到72．8％。颗粒污泥的沉降速度与颗粒粒径成正比，0．3～3mm的颗粒污泥的沉降速度介于34．05～109．75m／h之间，具有良好的沉降性能。初始接种污泥几乎没有产甲烷活性，与第30d的初期颗粒污泥相比，成熟的颗粒污泥的产甲烷活性提高了46．7％。

吴根义等［8］研究了附加气IC反应器的启动性能。采用强制气体循环的试验性附加气IC反应器处理高浓度有机废水，并与普通IC反应器进行对比试验。结果表明，附加气IC反应器比普通IC 反应器在启动时间上缩短20％，最大有机负荷提高25％，COD Cr去除率提高了，培养出的颗粒污泥活性更高，运行稳定性也随之加大。

李海松等［9］对内循环厌氧反应器的启动进行了研究。总结了郑州大学实际工程经验，对不同水质条件下IC反应器的启动进行了比较。结果表明：金霉素废水和酒精废水采用的初始COD Cr污泥负荷分别为0．050、0．075Kg／（m3·d），每周分别将负荷提高到上一周的1．118、1．230倍，分别经过168、112d完成启动。启动完成后COD Cr容积负荷分别达到5．02、11．48Kg／（m3·d），COD Cr去除率分别达到80％、95％。

唐源等［10］进行了中低温下IC反应器的启动及污泥颗粒化的研究。结果表明：在运行温度为9～28℃的条件下，反应器经67d完成启动，在22d反应器内出现了颗粒污泥，随着运行时间和容积负荷的增加，颗粒污泥的粒径不断增大。为确保稳定运行，应控制出水pH值为6．1～6．8、HRT 为6～8h、容积负荷为3．58～7．95Kg COD Cr／（m3·d）、出水VFA＜200mg／L，最终的产气量稳定在约35L／d，在进水COD Cr为2000mg／L时，对COD的去除率能一直保持在80％以上。启动完成后，反应器内粒径大于0．3mm的颗粒污泥所占比例为41．2％，粒径大于0．9mm的中型颗粒污泥也从零增加到11．44％，颗粒粒径趋向于均匀化。

戴松林等［11］通过采用强制外循环IC反应器完成了造纸废水的启动研究。结果表明：COD Cr 去除率维持在73％～75％之间，水力停留时间可缩短为3h，COD Cr容积负荷达25Kg COD Cr／（m3·d）。

李志建［12］研究了IC反应器的启动问题。结果表明：IC厌氧反应器直接以8Kg COD Cr／（m3·d），可在20d内短期完成启动，IC厌氧反应器最小水力停留时间可缩短至5．3h，最大容积负荷可达32Kg COD Cr／（m3·d），COD Cr去除率稳定在79％～86％范围内，表明该装置对有机物有较高的处