【正文】 有些數(shù)據(jù)還有待進一步的證實。 (2) 顆粒污泥在 IC厭氧反應器中仍占有重要地位。參考用量：每道涂料用量 170～ 200gPm2,涂層厚度 20Lm。使用介質(zhì)溫度范圍寬 (40～ 250℃ ),并具有優(yōu)良的耐老化性能 [32]。 防腐措施 為了防止以上各類腐蝕 ,應從以下兩方面著手 : (1)防腐設計 ① 適當增大反應器內(nèi)徑 ,減小流速 ,避免磨損腐蝕 。 第二章 內(nèi)循環(huán)厭氧消化器（ IC）方案設計與計算 32 水泥石中的水化物可以與 CO2發(fā)生反應，產(chǎn)生碳酸鹽，從而降低鋼筋混凝土的原始堿度 : Ca(OH)2+CO2一 CaCO3+H20 Ca(OH)2+2HC1 }CaC 玩 +2H20 當用 HCl 中和時 ,CaO3仇又被分解和溶解 : CaCO3+2H＋ TCa2＋ +CO2個 +H20 2CaC03+2H＋ —— Ca(HCO3)2+Ca2＋ 碳化層 (CaCO3)被溶解的結(jié)果，使得水泥石中的水合硅酸鹽和水合鋁酸鹽結(jié)晶接觸強度喪失，變得松散，無遮蔽性。一般來說，當含酸溶液或酸性氣體 (在水中溶解時生成酸 )侵蝕混凝土和鋼筋混凝土時，其損壞最為明顯。℃ ） t? －流體與壁面間溫度差的平均值， ℃ S 換熱 －總傳熱面積， m2 S 換熱 ＝ 10200 ? ＝ ㎡ 取換熱器內(nèi)熱水流速為 ，流量同離心泵的流量為 m3/h。假設在收集管中沼氣的平均 流速為 5m/s。 本設計把氣液分離器設計成高為 3m底面積為 ㎡的形狀。 ，沉淀區(qū)斜面的高度采用 ～ 。二 級三相分離器的三角形集氣罩斜面的水平夾角也是在 55～ 60。 【 29】 一級 三相分離器的形狀為 圓錐型，一級三相分離器的上錐部設計在距離反應器 的位置上。 (4) 分離器下氣液界面的面積。 設計三相分離器的原則如下所述： (1) 間隙和出水截面積比。 (4) 當污泥床向上膨脹時，防止過量污泥進入沉淀區(qū)。夾角為 90。 本設計中的氣封采用混凝土材質(zhì)鑄成。阻止產(chǎn)生的沼氣逸出集氣罩。 根據(jù)上述所述本設計的回流管的直徑 也 應該大于 。氣咀的設計應該合理 ,否則會給內(nèi)循環(huán)造成一定的影響。的范圍內(nèi)時，這個關(guān)系式在 IC 反應器的提升管內(nèi)得到很好的 證實 [9]。 因此只要能保證提升液在氣液分離器內(nèi)的 “ 滯留液位 ” 不會淹沒提升管的溢流口， 這 一提升高度就是適宜的。 本設計取 。 VSS 主要由細胞和胞外有機物組成 ,通常情況下 VSS 占污泥總量的比例是 70 %－ 90%[11]，本設計中設為 80%,則產(chǎn)生的污泥量為： %80 / hkgVSS =顆粒污泥的密度約在 1030～ 1080kg/m3之間 [27]，所以本設 計中設污泥密度為1050kg/m3,則污泥的流量為： Q 污泥 ＝3/1050 / mkg hkg＝ (212) 設 5 天排一次污泥，排泥時間為 1小時，則需要污泥泵的排泥流量為 5m3/h,據(jù)此污泥流量，我們選擇型號為 ZW50－ 10－ 20 的自吸式無堵塞污泥泵， 該泵集自吸和無堵塞排污于一身，既可像一般清水自吸泵那樣不需安底閥，不需引灌水，又可抽吸含有大顆粒固體塊、長纖維的污物、沉淀物、廢礦雜質(zhì)、糞便處理及一切工程污水物，完全減輕工人的勞動強度， 而且使用、移動、安裝方便、極少維修、性能穩(wěn)定。 排泥系統(tǒng)的設計 第二章 內(nèi)循環(huán)厭氧消化器（ IC）方案設計與計算 18 由于厭氧消化過程微生物的不斷增長，或進水不可降解懸浮固體的積累，必須在污泥床區(qū)定期排除剩余污泥，所以 IC 反應器的設計包括剩余污泥的排除設施。用 COD 指標代表廢水中有機物含量更加方便。只要保證每根配水管流量相同，即可達到每個配水點流量相等的要求。 （ 1） .樹枝管式配水系統(tǒng) 樹枝管式分 配系統(tǒng)如圖 2— 2（ a）所示，這種配水系統(tǒng)比較簡單，為了配水均勻一般采用對稱布置，位于所服務面積的中心點。進一步研究和開發(fā) IC 反應器 ,推廣其應用范圍已成為當前厭氧廢水處理的熱點之一 [35]。目前 ,有關(guān) IC反應器的應用報道多在易降解廢水的啤酒、檸檬酸等領(lǐng)域 ,其它行業(yè)僅有如造紙及其它含高鹽量廢水的報道 [2427],應用領(lǐng)域有待進一步拓展。 ② IC 反應器水力模型的研究 [21]。 IC 反應器的發(fā)展前景 隨著對第 三 代厭氧反應器研究的不斷深人，新的工藝設計概念和綜合生物法處理工藝 (產(chǎn)酸、產(chǎn)乙酸、產(chǎn)甲烷、硫酸鹽還原 )及綜合生物一物理一化學法處理工藝 FPRP 概念的發(fā)展 [18]，包括 IC 反應器在內(nèi)的新型超高效厭氧反應器在工業(yè)上處理有機污染物所具有的廣闊前景，將越來越多地代替 UASR 反應器。為適應較高的生化降解速率 ,許多厭氧反應器的進水需調(diào)節(jié) pH 值和溫度 ,為微生物的厭氧降解創(chuàng)造最佳條件 , IC 反應器也不例外 。在解決生產(chǎn)廢水處理問題的同時 ,經(jīng)濟上也得到較大收益 ,每年節(jié)省排污費 75 萬元 ,沼氣回收利用價值45萬元 ,相比之下 ,反應器的年 運行費用僅為 62 萬元。產(chǎn)甲烷顆粒污泥的密度與灰分含量密切相關(guān)。 3. 顆粒污泥性質(zhì)研究 通過對處理相同廢水的大規(guī)模 UASB 和 IC 反應器內(nèi)顆粒污泥性質(zhì)的比較， Pereboom[910]考察了顆粒污泥的生長及影響顆粒污泥生長和生物量 ( biomass)滯留的因素。一般說 ,兩級處理比單級處理的穩(wěn)定性好 ,出水水質(zhì)較為穩(wěn)定。而 IC 反應器是以自身產(chǎn)生的沼氣作為提升的動力實現(xiàn)混合液的內(nèi)循環(huán) ,不必另設水泵實現(xiàn)強制循環(huán) ,從 而可節(jié)省能耗。經(jīng)凈化的水從沉淀區(qū)沉淀后由出水管排走 ,顆粒污泥則返回精處理區(qū)污泥床。 圖 11 IC反應器構(gòu)造原理圖 1— 進水； 2— 一級三相分離器； 3— 沼氣提升； 4— 氣液分離器； 5— 沼氣排出管； 6— 回流管；7— 二級三相分離器； 8— 集氣管； 9— 沉淀區(qū)； 10— 出水管； 11— 氣封 經(jīng)過調(diào)節(jié) pH 值和溫度后的廢水進入反應器底部混合區(qū) ,與從反應器上部返回的厭氧污泥顆粒水均勻混合 ,由此對進水進行了稀釋和均質(zhì)作用 ,從而大大減輕了沖工業(yè)大學學士學位論文 3 擊負荷及有害物質(zhì)的不利影響。研究者們在前者基礎上 ,進一步強化反應器內(nèi)相與相之間的傳質(zhì)過程 ,研制開發(fā)出第三代厭氧反應器 。第二代厭氧反應器廣泛采用了生物固定化技術(shù) ,反應器的生物量較第一代反應器更大。從第一批厭氧反應器應用于污水處理到現(xiàn)在已經(jīng)有百余年的歷史了。隨著人們對厭氧生物和厭氧消化機理的深入研究 ,人們逐漸認識到污水厭氧生物處理過程并不是一種較慢的生物處理過程。UASB 反應器內(nèi)污泥顆?；?,使該反應器成為負荷高、無泥水回流、無攪 拌設備的高效厭氧反應器。目前 ,進一步研究開發(fā) IC 反應器、推廣其應用范圍已成為廢水厭氧生物處理的熱點之一 IC 反應器的工作原理 IC反應器可以看作是由兩個 UASB反應器串聯(lián)而成的 ,具有很大的高徑比 ,一般為 4～ 8,其高度可達 16～ 25m。經(jīng)污泥膨脹床區(qū)處理后的廢水除一部分參與內(nèi)循環(huán)外 ,其余污水通過一級三相分離器進入精處理區(qū)繼續(xù)進行處理 ,可去除廢水中的剩余有機物 ,使廢水得到進一步的凈化 ,提高了出水水質(zhì)。 2. 節(jié)省基建投資和占地面積 由于 IC 反應器比普通 UASB 反應器有高出 3 倍左右的容積負荷率 ,則 IC 反應器的體積為普通 UASB 反應器的 1/4~1/3 左右 ,所以可降低反應器的基建投資。可減少進水的投堿量。由于 IC 反應器的容積負荷大，使產(chǎn)氣量增加，導致反應器中平均剪切速率增高， IC 反應器中液體平均剪切速率 (theaverage shear rate)約是 UASB 反應工業(yè)大學學士學位論文 5 器的 2 倍 [9]。 如果進水中的懸浮顆粒多，則污泥顆粒的粒徑 分布范圍小 。自 1985 年第 1個中等規(guī)模的 IC反應器被用于處理土 草加工廢水以來 [13],IC反應器業(yè)已被成功放大到大于 1000m3[13]。表 1— 3 給出了 IC 反應器處理典型廢水的運行數(shù)據(jù) 。再加上反應器高徑比大 ,對水泵的動力消耗也會產(chǎn)生負面影響。顆粒污泥是 IC 反 應器得以正常運轉(zhuǎn)的物質(zhì)基礎。在結(jié)構(gòu)優(yōu)化 ,提高整個反應器的效率方面 ,還存在較大 的挖潛空間。 工業(yè)大學學士學位論文 11 第二章 內(nèi)循環(huán)厭氧消化器（ IC） 方案設計與計算 前言 內(nèi)循環(huán)厭氧反應器 (Internal Circulation,IC),是荷蘭 PAQUES 于 80 年代中期在 UASB 反應器的基礎上開發(fā)成功的第三代超高效厭氧反應器 [1]。對特定的廢水，反應器的容積負荷一般通過實驗確定， IC 反應器在處理中低濃度廢水時反應器的進水容積負荷可達（ 20－ 24kgCOD/） [1]本設計取 20kgCOD/（ ）。為了使第二章 內(nèi)循環(huán)厭氧消化器（ IC）方案設計與計算 14 穿孔管各管出水均勻，要求出水口流速不小于 2m/s，是出水孔阻力損失大于穿孔管沿程的阻力損失，也可采用脈沖間接進水來增大出水孔的流速。由于一部分產(chǎn)生的沼氣將溶于水中，一部分有機物 要用于微生物的合成，實際產(chǎn)量要比理論值小。而實際上消耗每千克 COD 只有 ～ 米 3沼氣產(chǎn)生 [27],本設計中取 米 3。所以在反應器的底部設計 3 個排泥點即可。 IC 反 應 器的混合液上升流速為 【 3】 .在一定程度上改善了基質(zhì)與微生物間的傳質(zhì)過程。但在設計中 ,不能根據(jù) (1)式確定提升管的工業(yè)大學學士學位論文 21 提升高度 ,這是因為在內(nèi)循環(huán)裝置的設計中希望得到最大的循環(huán)量 ,而不是為了要將發(fā)酵液提升得很高。也就是說 ,隨著提升管浸沒深度的增加 ,同樣多的沼氣能提升更多的發(fā)酵液。Ad=? R下降管 2/4=（ 2）圖所示提升管和下降管中的液體高度差 ? h和氣液擴散高度 hD相等。從而保障了內(nèi)循環(huán)的持續(xù)運行。 IC 反應器內(nèi)部結(jié)構(gòu)的設計 第一反應室的設計 第一反應室是廢水處理的主要區(qū)間，進去的廢水能夠在第一反應室中得到 很高程度的處理，沒有處理的顆粒已經(jīng)很少。夾角為 90。 第二反應室氣封的高度應該和第二反應室的高度，二級三相分離器的高度有關(guān)。三相分離器設計的主要目的由以下幾點： (1) 從反應器中分離和排放出產(chǎn)生的生物氣。 (2) 處理非常稀的廢水時，由于上流速度較大和污泥增長較緩慢，因此常需要較復雜的三相分離器以保留盡量多的污泥。這個角度要使固體可滑回到反應器的反應區(qū)，在實際中是在 45。一級三相分離器的設 計遵循三相分離器的設計原理不同的區(qū)別在于在 IC 反應器中一級三相分離器在設計局部上有些差別， IC 反應器中一級三相分離器的集氣罩的長度不是兩邊相等的，在 IC反應器中一級三相分離器的左邊的集氣板的長度要大于右邊集氣板長度，應為在IC 反應器中三相分離器的位置偏向于右邊。 (2) 二級三相分離器的設計 在 IC 反應器中二級三相分離器是處在第二反應室的頂部，主要作用是分離和收集第二反應室中產(chǎn)生的沼氣。 因為二級三相分離器處于發(fā)酵液的界面上，所以在設計上應該考慮到 在出水堰之間應該設置浮渣擋板 防止細小顆粒污泥或懸浮物被洗出。那么 10分鐘產(chǎn)生的沼氣量為： (4000/24 60) 10=。 H== 收集管的設計 在第二反應室中沼氣的產(chǎn)量，假設在第二反映室內(nèi)的 COD 去除率為 20%。本設計要求換熱系統(tǒng)中水的流量是 ，據(jù)此我們選擇了型號為 ISW 32－ 125(l)B 的臥式單級單吸離心泵作為本系統(tǒng)的動力，其性能參數(shù)見表。水泥石在大氣中通常不會被氧化，被水泥石包裹的鋼筋和石子具有良好的大氣穩(wěn)定性。 19H2O)，在酸性、堿性條件下會發(fā)生水解，分解出的 Ca0 溶于水，由于介質(zhì)的 流動，與水泥石接觸的溶液中 Ca0 濃度不斷降低，隨著 Ca( OH)2 的析出，平衡濃度被打破，其他水合物進一步被破壞 (水解 )，直至水合硅酸鹽和水合鋁酸鹽向無凝膠性的 SiO2在水面以下 ,溶解的 CO2會產(chǎn)生 H2CO3,對設備產(chǎn)生腐蝕 ,也使沉降斜面發(fā)生腐蝕， H2S 和 CO2等氣體溶入水中 ,能使水膜酸化 ,導電性增強 ,使腐蝕加速。它改變了以往的氟橡膠需高溫硫化、施工難度大等缺點 ,首先采用了冷涂刷和自然硫化工藝 ,使施工變得簡便易行 ,工程質(zhì)量容易保證。鋼體表面應無油脂、污垢及其它附著物。 綜上所述，根據(jù)任務書的要求，本設計中 IC 的主要技術(shù)參數(shù)如表 2— 4 所示： 表 2— 4 IC反應器的主要技術(shù)參數(shù) 反應器數(shù)目 有效容積 /m3 實際容積 /m3 高 /m 直徑 /m 兩座 500 23 提升管的長度 m 提升管的直徑 m 回流管的長度 m 回流管的直徑 m 進出水管徑 /mm 10 15 86 收集管的長度 m 收集管的直徑 mm 第一反應室的高度 m 第二反應室的高度 m 沉淀區(qū)的高度 m 7 5 3 布水管徑/mm 布水口徑 /mm 布水 分支 口徑 /mm 離心泵型號 排泥管管徑 /mm ISW32－125(l)B 50 污泥泵型號 換熱管徑 /mm 換熱管長 /m 沼氣出口管管徑 /mm 防腐材料 ZW50 － 10－ 20 34