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1、IC反应器处理酒精废水的生产性启动研究摘要： 对生产性IC反应器处理酒精废水的启动过程及其处理效率进行了研究。采用我国自行设计安装的IC反应器处理某酒精厂的玉米酒精废水，在进水COD浓度为15000mg/L情况下，出水COD仅有500mg/L左右，COD去除率在95以上。在反应器启动初期曾因工人操作失误出现酸化现象，后来经过投加NH4HCO3和厌氧出水中和调节pH，反应器内部环境得到一定的改善，到启动结束时，两个反应器内pH均稳定在6.8左右，VFA也下降到400mg/L左右。关键词： IC反应器；酒精废水；生产性；启动内循环(Internal Circulation，简称IC)厌氧反应器是荷
2、兰PAQUES公司于20世纪80年代中期开发的第3代新型高效的厌氧反应器1。PAQUES公司在1985年初建成了第一个IC中试反应器，处理高浓度的土豆加工废水2。1986年以后该公司迅速把该技术应用于生产中。我国第一套IC反应器是1996年沈阳华润雪花啤酒有限公司引进用于处理啤酒废水的3。此后IC反应器在厌氧处理多种废水的实践中相继得到了应用48。但这些企业大多是直接进口荷兰PAQUES公司的设备，价格较为昂贵。因此，开发国产的IC反应器，对于IC技术的普及和推广具有重要意义。1材料和方法1.1 试验材料（1）废水本试验废水采用河南某酒精厂经过板框压滤后的玉米酒糟废水。废水水质见表1。表1 玉
3、米酒糟废水水质特征Table 1 Characteristics of Ethanol Wastewater from Corn分析项目温度/COD/ (mgL-1)SS/(mgL-1)pH板框压滤前板框压滤后85906870(911)104(34.5)104(58)104(0.51)1043.64.03.64.0沉淀处理后4860(2.53)104(0.30.8)1043.64.0厌氧进水采用经沉淀处理后的酒糟废水。由于酒糟废水的COD很高，即使经过压滤和沉淀处理后，COD仍在30000mg/L左右，在反应器启动初期直接以这么高的浓度进水不利于反应器的快速启动，因此在进入IC反应器之前需混入
4、低浓度废水（采用IC反应器的厌氧出水）进行稀释，稀释比例为1：1，将进水COD浓度控制在15000mg/L左右。此外，由于酒糟废水pH较低，对反应器的启动不利，因此在启动初期分别加入石灰和NH4HCO3进行中和。（2）接种污泥本试验采用的接种污泥有两个来源，它们分别是：a.酒精厂厌氧消化池自行培养的厌氧絮状污泥；b.城市污水处理厂厌氧脱水污泥（含水率为75左右）；（3）试验装置本试验采用的装置是我国自行设计安装的IC反应器，装置示意图见图1。该反应器为圆柱形钢结构，共两座，分别称为1反应器和2反应器。反应器高22m，有效高度18m，直径7m，单体反应器容积为692m3。反应器由上下两个反应室叠
5、加而成，其中19m为第一反应室，918m为第二反应室。在主体上部建有一个4m高的气液分离器。沿柱高设置6个取样口，分别为1m，2m，3m，9m，10m，11m。图1 IC反应器结构示意图Fig1 Structural Representation of Internal Circulation Reactor1.2 分析项目及方法分析项目包括进、出水pH、COD、SS、VFA等。各项目的分析方法 9 分别是：COD，重铬酸钾法；pH，玻璃电极法；污泥浓度，重量法；悬浮物浓度，重量法；挥发酸（VFA），滴定法。2结果与讨论2.1 IC反应器的启动运行概况IC反应器接种污泥浓度分别为1反应器13.
6、40g/L，2反应器10.85g/L。接种后在一周时间内每天加入2m3酒糟废水对污泥进行活化，使之尽快适应酒糟废水的水质。一周后污泥活化结束，开始按调试方案进行反应器的初次启动。反应器初次启动历时55天。启动初期进水加入石灰调节pH至5.06.0。由于石灰中沉淀物较多，调节池需要经常清底，因此自第20天起改加NH4HCO3调节pH，NH4HCO3投加量为200g/(m3进水)。待负荷提高，内循环形成后，借助IC反应器的内循环流量对pH的缓冲作用，不再加碱调节pH。反应器初始进水有机负荷在350kgCOD/d，出水COD为3000mg/L左右。在出水COD稳定在80的条件下，每周将进水有机负荷提
7、高23左右。在反应器启动过程中定期测定反应器不同高度及出水的pH值、挥发酸、COD和污泥浓度。2.2 COD去除情况启动过程中，IC反应器有机负荷的增加及出水COD的情况见图2。（a）1反应器（b）2反应器图2 IC反应器出水COD和有机负荷Fig.2 COD and Organic Loading in Discharge of IC Reactors由图中曲线可知，1、2反应器出水COD变化趋势基本相似。启动过程中随着有机负荷的增加，出水COD逐渐下降。前3周出水COD浓度维持在1500mg/L以上，第45周在10001500mg/L，而第5周以后出水COD基本不超过1000mg/L。至第
8、55天时，出水COD只有500mg/L左右， COD去除率高达95以上。后因该酒精厂暂时停产启动被迫中断，虽然未能达到设计负荷，但却取得了极高的COD去除率。图3 反应器水力停留时间和COD去除率Fig3 HRT and COD Removal Rate of IC Reactors另外，随着进水量的增大，有机负荷的提高，水力停留时间HRT也随之减少，但COD去除率基本不变。HRT和COD去除率的变化趋势见图3。2.3 IC反应器内pH与VFA的变化在反应器启动过程中，由于玉米酒糟废水的pH值很低，在3.64.0之间，如果不加调节直接进入IC反应器，会抑制甲烷菌的生长代谢，从而引起有机酸的积累
9、，导致反应器启动失败。因此在玉米酒糟废水进入反应器之前采取了两种途径进行pH的调节：一种是加碱调节pH；另一种是利用厌氧出水的碱度中和部分进水酸度。另外，由于IC反应器存在内循环，其内循环流量也相当于厌氧出水，可以对进水pH起到缓冲作用。IC反应器在启动之前曾因工人操作失误出现酸化现象，因此，启动初期反应器内酸度很高，两个反应器中pH最低达到5.5左右，2反应器VFA最高达到1731mg/L，1反应器VFA也高达1500mg/L左右。随着调试的进行，反应器内部环境得到一定的改善，pH逐渐上升，VFA也逐渐下降。到初次启动结束时，两个反应器内pH均稳定在6.8左右，VFA也下降到400mg/L左
10、右（如图4）。图4 反应器出水pH值和VFAFig.4 pH and VFA in Discharge of IC Reactors3结论1IC反应器的初次启动采用絮状污泥接种，经过55 d的启动后，虽因酒精厂停产未能达到设计负荷，但却取得了极高的COD去除率（95以上）。这对于IC反应器的国产化及拓宽其应用范围有着积极的意义。2在反应器启动过程中，由于人为原因或环境因素不适宜很容易引起反应器的酸化，此时VFA比pH更能及时反映酸度变化。玉米酒精废水因酸度较高，反应器容易酸化。可通过加碱和利用厌氧出水中和调节pH，改善反应器内部环境。参考文献：1 吴静，陆正禹，胡纪萃等. 新型高效内循环（IC
11、）厌氧反应器J. 中国给水排水，2001，17（1）：26292 J. H. F. Pereboom. and T. L. F. M. Vereijken. Methanogenic Granule Development in Full Scale Internal Circulation ReactorsJ. Wat. Sci. Tech.，1994，30(8)：9213王林山，吴允，张勇，刘红阁，生产性IC反应器处理啤酒废水启动研究J. 环境导报，1998，（4）：22244 L. H. A. Habets, A. J. H. H. Engelaar and N. Groeneveld.
12、 Anaerobic Treatment of Inuline Effluent in an Internal Circulation ReactorJ. Wat. Sci. Tech., 1997, 35(10)：1891975 邓良伟，陈铬铭. IC工艺处理猪场废水试验研究J. 中国沼气，2001，19（2）：12156 张晓彦. IC厌氧工艺处理味淋酒废水的应用J. 酿酒科技，2002（4）：77787 王江全. 柠檬酸废水处理工艺IC厌氧反应器和好氧生化技术J. 江苏环境科技，2002，13（3）：21238 张杰，刘亚纳，胡张保等. IC反应器处理猪粪废水的启动特性研究J. 农业环境
13、科学学报，2004，23（4）：7777819 国家环保局等. 水和废水监测分析方法（第四版）M. 北京：中国环境出版社，2002. 103104，354356，118226the Start-up of Full-Scale IC Reactorin Ethanol Wastewater TreatmentAbstract: In this paper, the start-up and efficiency of IC reactor in ethanol wastewater treatment is studied. The IC reactor designed by ourselv
14、es was used to treat the waste water of a corn ethanol plant. During the course, COD in inflow was controlled at about 15000mg/L, and that in outflow was only 500mg/L or so. The COD removal rate was above 95%. In the initial stage of start-up, Workers operating error Caused the acidification. After adding NH4HCO3 and neutralization with outflow, the reactor internal environment was improved. To the end of the start-up, pH in the reactors rose to 6.8, and VFA dropped to 400mg/L.Key words: IC reactor, ethanol wastewater, full-scale, start-up
