【正文】 9～ 21. [10].PEREROOM J H F. Size distribution model from full scale UASR and IC reactors[J].Wat Sci ,30(12):211～ 221. [11].PEREBOOM characteri zation of microbial granules[J].Wat Sci (67):141～ 148. [12].王林山 .吳允，張勇等生產(chǎn)性 IC 反應(yīng)器 處理啤酒廢水啟動(dòng)研究 [J]。 參考文獻(xiàn) 36 致 謝 感謝何若平老師在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間對(duì)我的 悉心 指導(dǎo)和幫助 ， 何老師的教誨和勉勵(lì)給了我很大的啟發(fā)和完成論文的信心 ,同時(shí)感謝林宇 師兄、江暉師兄、潘瀟瀟同學(xué)、程小丹 同學(xué)在 論文 設(shè)計(jì)期間給我的幫助。 (5) 針對(duì) IC 的現(xiàn)狀本論文在設(shè)計(jì)還存在一些問(wèn)題，特別是在一些數(shù)據(jù)的計(jì)算上還有些模糊。 (4) 通過(guò)一些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和文獻(xiàn)可知 IC 反應(yīng)器是一種高技術(shù)的新型超高效厭氧反應(yīng)器 ,其主要特點(diǎn)是 :有機(jī)負(fù)荷高 ,水力停留時(shí)間短 ,高徑比大 ,占地面積小 ,基建投資省 ,出水水質(zhì)穩(wěn)定 ,耐沖擊負(fù) 荷能力強(qiáng)等。國(guó)內(nèi)引進(jìn)的 IC 厭氧反應(yīng)器均采用荷蘭進(jìn)口顆粒污泥接種 ,所以為降低工程造價(jià) ,也需進(jìn)一步掌握在 IC 厭氧反應(yīng)器的水力條件下 培養(yǎng)活性和沉降性能良好的顆粒污泥的關(guān)鍵技術(shù)。它與處理同類廢 水的 UASB反應(yīng)器中的顆粒污泥相比 ,具有顆粒較大、結(jié)構(gòu)較松散、強(qiáng)度較小等特點(diǎn) ,尚未發(fā)現(xiàn)更進(jìn)一步的研究報(bào)道。高徑比大就意味著進(jìn)水泵的能量消耗大 ,運(yùn)行費(fèi)用高 ,所以反應(yīng)器的選擇必須從建設(shè)投資和運(yùn)行費(fèi)等各方面進(jìn)行綜合考慮。 綜上所述，根據(jù)任務(wù)書的要求，本設(shè)計(jì)中 IC 的主要技術(shù)參數(shù)如表 2— 4 所示： 表 2— 4 IC反應(yīng)器的主要技術(shù)參數(shù) 反應(yīng)器數(shù)目 有效容積 /m3 實(shí)際容積 /m3 高 /m 直徑 /m 兩座 500 23 提升管的長(zhǎng)度 m 提升管的直徑 m 回流管的長(zhǎng)度 m 回流管的直徑 m 進(jìn)出水管徑 /mm 10 15 86 收集管的長(zhǎng)度 m 收集管的直徑 mm 第一反應(yīng)室的高度 m 第二反應(yīng)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(hào) 排泥管管徑 /mm ISW32－125(l)B 50 污泥泵型號(hào) 換熱管徑 /mm 換熱管長(zhǎng) /m 沼氣出口管管徑 /mm 防腐材料 ZW50 － 10－ 20 34 YJF1 型氟橡膠重防腐蝕涂料 南京工業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 35 第三章 結(jié) 論 本論文是針對(duì)奶牛場(chǎng)廢水處理的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的厭氧處理新技術(shù)－ IC 反應(yīng)器的工藝設(shè)計(jì)。該涂層彈性好、耐磨、抗沖擊 ,有利于防腐蝕涂裝后 的設(shè)備運(yùn)輸及安裝。施工工藝簡(jiǎn)單 ,采用刷涂、輥涂、噴涂均可。該涂料為雙組份 (A,B 組份 ),配料前應(yīng)將 A,B 組份攪拌均勻 ,按重量比A:B=5:1配制 ,并充分?jǐn)噭?,在 2h內(nèi)用完。鋼體表面應(yīng)無(wú)油脂、污垢及其它附著物。 表 2— 3 氟橡膠重防腐蝕涂料的性能 施工要求 第三章 結(jié)論 34 內(nèi)置鋼管表面在涂刷前 應(yīng)采用噴砂、噴丸、電動(dòng)工具或手工除銹。 氟橡膠硫化后 ,經(jīng) 10 年自然老化還能保持較好的性能 。對(duì)基體 (鋼、混凝土 )附著力好。它改變了以往的氟橡膠需高溫硫化、施工難度大等缺點(diǎn) ,首先采用了冷涂刷和自然硫化工藝 ,使施工變得簡(jiǎn)便易行 ,工程質(zhì)量容易保證。 最經(jīng)濟(jì)有效的方法是采用耐腐蝕涂層 ,它不僅對(duì)碳鋼設(shè)備有效 ,對(duì)混凝土表面也能起到良好的保護(hù)作用。 ② 盡量消除縫隙 ,或增大縫隙尺寸 ,以減小縫隙腐蝕的發(fā)生 。在反應(yīng)器上端處于氣－液交替狀況 ,上部沼氣顯酸性 ,使上部腐蝕尤為嚴(yán)重 ,加上反應(yīng)器內(nèi)有縫隙、內(nèi)應(yīng)力、水流、氣、液、固三相等存在 ,使反應(yīng)器不僅發(fā)生全面腐蝕 ,還發(fā)生縫隙工業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 33 腐蝕、應(yīng)力腐蝕和磨損腐蝕，使腐蝕 加劇。在水面以下 ,溶解的 CO2會(huì)產(chǎn)生 H2CO3,對(duì)設(shè)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(dǎo)電性增強(qiáng) ,使腐蝕加速。 IC 反應(yīng)器 鋼材結(jié)構(gòu) 發(fā)生腐蝕的原因是，金屬表面在潮濕的氣體中會(huì)吸附一層很薄很薄的肉眼看不見(jiàn)的濕氣層 (水膜 )，當(dāng)水分在金屬表面成滴凝聚形成肉眼可見(jiàn)的液膜層 ,并達(dá)到 20～ 30 個(gè)分子層厚時(shí) ,就變成電化學(xué)腐蝕所必須的電解液膜 液膜下金屬電化學(xué)腐蝕的反應(yīng)式如下 [31]： 陽(yáng)極反應(yīng) MyM2++2e 陰極反應(yīng) 2H++2eyH2 對(duì)廢液處理時(shí)廢液中的有機(jī)物被氧化 ,生成 H2S。混凝土中的骨料石子 (CaCO3 等 )和鋼筋(Fe)被進(jìn)一步腐蝕 : nCaO aq轉(zhuǎn)化，混凝土就有可能完全失去機(jī)械強(qiáng) 度，并遭受破壞 [33]。 19H2O)，在酸性、堿性條件下會(huì)發(fā)生水解，分解出的 Ca0 溶于水，由于介質(zhì)的 流動(dòng)，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(jìn)一步被破壞 (水解 )，直至水合硅酸鹽和水合鋁酸鹽向無(wú)凝膠性的 SiO2 aq)和水合鋁酸鹽 (4 Ca0 水泥石中的主要成分為水合硅酸鹽 (2Ca0當(dāng)然在不同情況下腐蝕作用機(jī)理也各不相同。水泥石在大氣中通常不會(huì)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。為了延長(zhǎng)反應(yīng)器的使用壽命，反應(yīng)器的防腐措施是必不可少的。 d 換熱 ＝＝ ??＝ m 且對(duì)于換熱器來(lái)說(shuō)有： S 換熱 ＝ ? d 換熱 l 換熱 所以： l 換熱 ＝?換熱 換熱dS＝ ㎡ / = 換熱器在反應(yīng)器上的排布如圖 2— 7所示： 工業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 31 圖 2— 7 換熱器的分布示意圖 防腐措施 生產(chǎn)性實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證明，腐蝕是厭氧反應(yīng)器設(shè)計(jì)中應(yīng)格外注意的問(wèn)題。℃ ）本設(shè)計(jì)采用 碳素鋼制 板換熱材料 α 取 200 W/（ m2本設(shè)計(jì)要求換熱系統(tǒng)中水的流量是 ，據(jù)此我們選擇了型號(hào)為 ISW 32－ 125(l)B 的臥式單級(jí)單吸離心泵作為本系統(tǒng)的動(dòng)力，其性能參數(shù)見(jiàn)表。 在不考慮反應(yīng)器外部保溫措施的情況下 K 值可通過(guò)下式計(jì)算： uadaK 111111 ??? ? （ 2－ 23） 式中 a1反應(yīng)器內(nèi)部對(duì)流傳熱系數(shù)， a1 ? 2020～ 4000 W/()，取 3000 W/() au反應(yīng)器外部對(duì)流傳熱系數(shù)， au? 20 W/()； 工業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 29 d1反應(yīng)器的厚度， m； 1? 反應(yīng)器壁的熱導(dǎo)率， W/()； 反應(yīng)器壁常用材料是混泥土，查表可知混泥土的熱導(dǎo)率為 ～ W/(m﹒K)，本設(shè)計(jì)中取 W/(m﹒ K)。 則在第二反映室內(nèi)的沼氣產(chǎn)量為： V=500m3 20 ㎏ /m3 =1000m3 (2— 21) R 集氣管 ＝uV?4＝ 收集管的長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為 7m。 本設(shè)計(jì)取 。 H== 收集管的設(shè)計(jì) 在第二反應(yīng)室中沼氣的產(chǎn)量，假設(shè)在第二反映室內(nèi)的 COD 去除率為 20%。這些現(xiàn)象除可采用吸管排渣、安裝噴嘴、產(chǎn)氣回流等措施外，還可以在設(shè)計(jì)上保證氣液界面穩(wěn)定高度來(lái)控制，即通過(guò)水封來(lái)控制。 水封高度 在集氣室氣液表面可能形成浮渣或浮沫，這些浮渣或浮沫可能會(huì)防礙氣泡的釋放。所以可以根據(jù)這個(gè)條件設(shè)計(jì)出氣液分離器的高度、底面積。那么 10分鐘產(chǎn)生的沼氣量為： (4000/24 60) 10=。所以本設(shè)計(jì)中沉淀區(qū)的高度設(shè)計(jì)為 3m。不論何種形式三相分離器，其沉淀區(qū)的總水深應(yīng)不小于 ，并保證在沉淀區(qū)的停留時(shí)間為 ～ 。 沉淀區(qū)的設(shè)計(jì)主要考慮兩項(xiàng)因數(shù)，即沉淀面積和水深，沉淀區(qū)的面積根據(jù)廢水量和沉淀區(qū)的表面負(fù)荷確定，由于在沉淀區(qū)的厭氧污泥與水中殘余的有機(jī)物尚能產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，有少量沼氣產(chǎn)生，對(duì)固液分離有一定的干擾，這種情況在處理高濃度有機(jī)廢水時(shí)可能更為明顯，所以建議三相分離器集氣罩 (氣室 )頂以上的覆蓋水深可采用 ～ ，集氣罩斜面的坡度應(yīng)采用 55～ 60。 因?yàn)槎?jí)三相分離器處于發(fā)酵液的界面上，所以在設(shè)計(jì)上應(yīng)該考慮到 在出水堰之間應(yīng)該設(shè)置浮渣擋板 防止細(xì)小顆粒污泥或懸浮物被洗出。二工業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 27 級(jí)三相分離器的三角形 集氣罩斜面的水平夾角采用和一級(jí)三相分離器一樣的角度為 55。 。二級(jí)三相分離器和一級(jí)三相分離器的區(qū)別在于二級(jí)三相分離器右邊的集氣板長(zhǎng)于左邊的集氣板，因?yàn)槎?jí)三相分離器的位置偏向于反應(yīng)器左邊。 (2) 二級(jí)三相分離器的設(shè)計(jì) 在 IC 反應(yīng)器中二級(jí)三相分離器是處在第二反應(yīng)室的頂部，主要作用是分離和收集第二反應(yīng)室中產(chǎn)生的沼氣。本設(shè)計(jì)中采用 55。一級(jí)三相分離器是由三角形 集氣罩構(gòu)成，它的斜面的水平夾角一般采用 55～ 60。 。一級(jí)三相分離器的設(shè) 計(jì)遵循三相分離器的設(shè)計(jì)原理不同的區(qū)別在于在 IC 反應(yīng)器中一級(jí)三相分離器在設(shè)計(jì)局部上有些差別， IC 反應(yīng)器中一級(jí)三相分離器的集氣罩的長(zhǎng)度不是兩邊相等的，在 IC反應(yīng)器中一級(jí)三相分離器的左邊的集氣板的長(zhǎng)度要大于右邊集氣板長(zhǎng)度，應(yīng)為在IC 反應(yīng)器中三相分離器的位置偏向于右邊。速率低有形成浮渣層的趨勢(shì)，過(guò)高則導(dǎo)致形成氣沫層，兩者都導(dǎo)致釋放管堵塞。它確定了沼氣的釋放速率。 之間。這個(gè)角度要使固體可滑回到反應(yīng)器的反應(yīng)區(qū)，在實(shí)際中是在 45。確定反應(yīng)區(qū)（下部）和沉淀區(qū)（上部）第二章 內(nèi)循環(huán)厭氧消化器（ IC）方案設(shè)計(jì)與計(jì)算 26 的比例。其將影響進(jìn)入沉淀區(qū)和保持在污泥相中的絮體的沉降數(shù)度。為了防止某些廢水產(chǎn)生浮沫，可以在三相分離器的集氣室內(nèi)安裝噴霧噴嘴。 (2) 處理非常稀的廢水時(shí)，由于上流速度較大和污泥增長(zhǎng)較緩慢，因此常需要較復(fù)雜的三相分離器以保留盡量多的污泥。 在具體的三相分離器的設(shè)計(jì)中，應(yīng)該考慮如下一些問(wèn)題： (1) 為了防止細(xì)小顆粒污泥或懸浮物被洗出，可以在出水水堰板 前設(shè)置擋板。 (5) 提高出水凈化效果。 (3) 使污泥通過(guò)斜板返回反應(yīng)器地反應(yīng)區(qū)。三相分離器設(shè)計(jì)的主要目的由以下幾點(diǎn)： (1) 從反應(yīng)器中分離和排放出產(chǎn)生的生物氣。 三相分離器的設(shè)計(jì) 在 IC 反應(yīng)器中，三相分離器也是反應(yīng)器的重要組成部分，它同時(shí)具有兩個(gè)重要的功能：收集分離器下的反應(yīng)室所產(chǎn)生的沼氣，使分離器之上的懸浮物沉淀下來(lái)。 。 工業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 25 第二反應(yīng)室中的氣封設(shè)計(jì)成和第一反應(yīng)室一樣， 氣封的水平距離設(shè)計(jì)為 。 第二反應(yīng)室氣封的高度應(yīng)該和第二反應(yīng)室的高度，二級(jí)三相分離器的高度有關(guān)。 (1) 第二反應(yīng)室高度的計(jì)算 從以知文獻(xiàn)的圖上可以看出，第二反應(yīng)室的高度大約為第一反應(yīng)室一半的高度，所以第二反應(yīng)室的高度大約為 5m。 第二反應(yīng)室的設(shè)計(jì) 從回流管中排出的廢水進(jìn)入第二反應(yīng)室被進(jìn)一步消化，第二反應(yīng)室是對(duì)廢水進(jìn)行進(jìn)一步的處理的區(qū)間，設(shè)置第二反應(yīng)室能夠更好處理廢水從而達(dá)到了一種高效率充分處理廢水的目的。 高度設(shè)計(jì)在距離反應(yīng)器 9m 的位置。夾角為 90。 第一反映室中的氣封高度應(yīng)該與一級(jí)三相分離器的高度、第一反映室的高度有關(guān)。所以氣封應(yīng)該設(shè)計(jì)成比集氣罩的外圈 小 一點(diǎn)的范圍之內(nèi)。設(shè)置氣封的目的就是為了使在第一反應(yīng)室中產(chǎn)生的沼氣能夠全部的由集氣罩收集從提升管中排到上部的氣液分離器。 IC 反應(yīng)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 第一反應(yīng)室的設(shè)計(jì) 第一反應(yīng)室是廢水處理的主要區(qū)間，進(jìn)去的廢水能夠在第一反應(yīng)室中得到 很高程度的處理，沒(méi)有處理的顆粒已經(jīng)很少。過(guò)低可能會(huì)引起回流管的堵塞，過(guò)高則起不到攪拌反應(yīng)器底部污泥的作用。 本設(shè)計(jì) 取 ?；亓鞴苤睆竭^(guò)小 ,會(huì)提高氣液分離器中的滯留液位 ,滯留液位淹沒(méi)提升管的溢流口時(shí) ,會(huì)給提升造成 一定的阻力。從而保障了內(nèi)循環(huán)的持續(xù)運(yùn)行。 氣咀 的直徑應(yīng)該與提升管的直徑相同為 。 所以本設(shè)計(jì)中的 氣咀 也應(yīng)該遵循上述的要求，設(shè)計(jì)在略高于提升管的最下端由多個(gè)小孔組成。通過(guò)實(shí)驗(yàn) 〔 4〕 觀察到 :咀不宜設(shè) 在提升管的最下端 。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(kuò)散高度 hD相等。 g重力加速度； 根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)可以得知 （ 27） ，底部和頂部的阻力損失系數(shù)分別為 、。 Chisti 等 [9]根據(jù)能量守衡得出 r 升管中的液體表面上升流速 (U lr) , Pereboom結(jié)合IC 反應(yīng)器實(shí)際情況對(duì) Ulr 進(jìn)行了修正，結(jié)果見(jiàn)下式 ulr= 222]])1( 1[][])1([)([2[gddrBgrTgdgrDAAKKhhg?????????? (2— 16) 式中： hD氣液擴(kuò)散高度， m。上升管中的氣持率 （ 可通過(guò)上升管中氣體 (Ugr)和液體 (Ulr)表面上升流速間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系表達(dá)式估