内循环厌氧反应器循环流量的计算
IC反应器的计算
IC反应器的设计计算1.设计说明IC反应器，即内循环厌氧反应器，相似由2层UASB反应器串联而成。
其由上下两个反应室组成。
在处理高浓度有机废水时，其进水负荷可提高至35～50kgCOD/(m3·d)。
与UASB反应器相比，在获得相同处理速率的条件下，IC反应器具有更高的进水容积负荷率和污泥负荷率，IC反应器的平均升流速度可达处理同类废水UASB反应器的20倍左右。
设计参数（1）参数选取设计参数选取如下：第一反应室的容积负荷NV1＝35kgCOD/(m3·d)，：第二反应室的容积负荷NV2＝12kgCOD/(m3·d)；污泥产率0.03kgMLSS/kgCOD；产气率0.35m3/kgCOD（2）设计水质设计参数CODcr BOD5SS进水水质/ (mg/L) 24074 12513 1890去除率/ % 85 90 30出水水质/ (mg/L) 3611 1251 1323（3）设计水量Q＝3000m3/d＝125m3/h=0.035m3/s2.反应器所需容积及主要尺寸的确定（见附图6-4）（1）有效容积本设计采用进水负荷率法，按中温消化（35～37℃）、污泥为颗粒污泥等情况进行计算。
V＝v eN CCQ)(式中 V－反应器有效容积，m3；Q－废水的设计流量，m3/d；Nv－容积负荷率，kgCOD/（m3·d）；C 0－进水COD 浓度，kg/m 3； C e －出水COD 浓度，kg/m 3。
IC 反应器的第一反应室去除总COD 的80％左右，第二反应室去除总COD的20％。
第一反应室的有效容积 V 1＝v e N C C Q ％80)(0⨯-＝3580)611.3074.24(3600％⨯-⨯＝1684m 3第二反应室的有效容积 V 1＝v e N C C Q ％20)(0⨯-＝3520)611.3074.24(3600％⨯-⨯＝1228m 3IC 反应器的总有效容积为V ＝1684＋1228＝2912m 3，这里取3000m 3 本设计设置两个相同的IC 反应器， 则每个反应器容积为V ’＝3000/2＝1500m 3 （2） IC 反应器几何尺寸本设计的IC 反应器的高径比为2.5 V ＝AH ＝42HD π＝45.23D π则D ＝3/1)5.24(πV ＝8.2m ，取9m ， H ＝2.5×9＝22.5m ，取23m 。
内循环厌氧反应器
水处理内循环厌氧反应器内循环厌氧反应器(internal circulation reaction ，IC)，是荷兰PAQUES于20世纪80年代中期在UASB反应器的基础上开发成功的第3代超高效厌氧反应器。
到1988年，世界上第1座生产性规模的IC反应器在荷兰投人运行，到目前为止，已成功地应用于啤酒生产、造纸、食品加工、柠檬酸等的生产。
IC反应器与以UASB为代表的第2代厌氧反应器相比，在容积负荷、电耗、工程造价、占地面积等诸多方面，具有绝对的优势，是对现代高效厌氧反应器的一种突破，有着重大的理论意义和实用价值，进一步研究和开发IC反应器，推广其应用范围已成为当前厌氧处理的重点内容之一。
1.1 IC反应器的基本构造IC反应器可以看作是由2个UASB反应器叠加串联构成，高径比一般为4一8，高度可达16一25m。
由5部分组成:混合区、第1反应区、第2反应区、内循环系统和出水区。
其中内循环系统是IC反应器的核心部分，由一级三相分离器、沼气提升管、气液分离器和污泥回流管组成。
参见图1。
1.2进液和混合布水系统通过布水系统泵人反应器内，布水系统MA 液与从IC反应器上部返回的循环水、反应器底部的污泥有效地混合，由此产生对进液的稀释和均质作用。
为了进水能够均匀的进入IC 反应器的流化床反应室，布水系统采用了一个特别的结构设计。
1.3流化床反应室在此部分，和颗粒污泥混合物在进水与循环水的共同推动下，迅速进人流化床室。
废水和污泥之间产生强烈而有效的接触。
这导致很高的污染物向生物物质(即颗粒污泥)的传质速率。
在流化床反应室内，废水中的绝人部分可生物降解的污染物被转化为生物气。
这些生物气在被称为一级沉降的下部三相分离器处收集并导人气体提升器，通过这个提升装置部分泥水混合物被传送到反应器最上部的气液分离器，气体分离后从反应器导出。
1.4内循环系统在气体提升器中，气提原理使气、水、污泥混合物快速上升，气体在反应器顶部分离之后，剩余的泥水混合物经过一个同心的管道向下流人反应器底部，由此在反应器内形成循环流。
AAO介绍
定义
AAO法又称A2O法，是英文Anaerobic-Anoxic-Oxic第一个字母的简称（厌氧-缺氧-好氧法），是一种常用的污水处理工艺，可用于二级污水处理或三级污水处理，以及中水回用，具有良好的脱氮除磷效果。
该法是20世纪70年代，由美国的一些专家在AO法脱氮工艺基础上开发的。
各反应器单元功能
1、厌氧反应器，原污水与从沉淀池排出的含磷回流污泥同步进入，本反应器主要功能是释放磷，同时部分有机物进行氨化；
2、缺氧反应器，首要功能是脱氮，硝态氮是通过内循环由好氧反应器送来的，循环的混合液量较大，一般为2Q（Q为原污水流量）；
3、好氧反应器——曝气池，这一反应单元是多功能的，去除BOD，硝化和吸收磷等均在此处进行。
流量为2Q的混合液从这里回流到缺氧反应器。
4、沉淀池，功能是泥水分离，污泥一部分回流至厌氧反应器，上清液作为处理水排放。
工艺特点
1、本工艺在系统上可以称为最简单的同步脱氮除磷工艺，总水力停留时间少于其他类工艺；
2、在厌氧（缺氧）、好氧交替运行条件下，丝状菌不能大量增殖，不易发生污泥丝状膨胀，SVI值一般小于100；
3、污泥含磷高，具有较高肥效；
4、运行中勿需投药，两个A段只用轻轻搅拌，以不增加溶解氧为度，运行费用低；
存在的待解决问题
1、除磷效果难再提高，污泥增长有一定限度，不易提高，特别是P/BOD 值高时更甚；
2、脱氮效果也难再进一步提高，内循环量一般以2Q为限，不宜太高；
3、进入沉淀池的处理水要保持一定浓度的溶解氧，减少停留时间，防止产生厌氧状态和污泥释放磷的现象出现，但溶解氧浓度也不宜过高，以防循环混合液对缺氧反应器的干扰。
IC厌氧反应器运行注意事项
IC厌氧反应器运行注意事项IC反应器，即内循环厌氧反应器，相似由2层UASB反应器串联而成。
其由上下两个反应室组成。
与UASB反应器相比，在获取相同处理速率的条件下，IC反应器具有更高的进水容积负荷和污泥负荷率，IC反应器的平均升流速度可达到处理同类废水UASB反应器的20倍左右。
以下是简易示意图。
IC反应器的构造及其工作原理决定了其在控制厌氧处理影响因素方面比其它反应器更具有优势。
(1). 容积负荷高：IC反应器内污泥浓度高，微生物量大，且存在内循环，传质效果好，进水有机负荷可超过普通厌氧反应器的3倍以上。
(2). 节省投资和占地面积：IC反应器容积负荷率高出普通UASB反应器3倍左右，其体积相当于普通反应器的1/4—1/3左右，大大降低了反应器的基建投资；而且IC反应器高径比很大（一般为4~8），所以占地面积少。
(3). 抗冲击负荷能力强：处理低浓度废水（COD=2000~3000mg/L）时，反应器内循环流量可达进水量的2~3倍；处理高浓度废水（COD=10000~15000mg/L）时，内循环流量可达进水量的10~20倍。
大量的循环水和进水充分混合，使原水中的有害物质得到充分稀释，大大降低了毒物对厌氧消化过程的影响。
IC反应器在运行过程中的日常注意事项由于该污水站厌氧工艺处理设备主要是IC厌氧反应器，其主要的控制参数有以下内1、污泥菌种的成分污泥菌种的成分：厌氧污泥中具有处理污染物能力的就是细菌等有机物质，菌群的组成及菌种的成分决定了其颗粒强度、产甲烷活性及对污水的适应能力。
一般来说，污泥中有机物的成分占70%左右，污泥外部菌种主要为丝菌，污泥内部主要为杆菌、球菌等。
2、PH值：反应器进水PH值要求控制在6.5~7.5之间，过高或过低的PH值会对工艺造成巨大影响，其影响主要体现在对厌氧菌（主要是产甲烷菌）的方面，包括①影响菌体及酶系统的生理功能和活性②影响环境的氧化还原电位③影响基质的活性。
厌氧上升流速
厌氧上升流速
厌氧上升流速通常指的是在厌氧反应器中，液体向上流动的速度。
厌氧上升流速是厌氧消化过程中的一个重要参数，它影响着污泥颗粒的形成、污泥床的膨胀以及污水与污泥的接触效率。
以下是一些关于厌氧上升流速的详细信息：
- 计算公式：上升流速可以通过计算得出，它是液体流量除以反应器横截面积的结果。
- 适宜范围：在IC（内循环）反应器中，上升流速一般在4到8米每小时之间。
这个范围可以保证污泥颗粒与有机物之间有效的传质过程，同时避免混合不均匀对厌氧处理产生负面影响。
- 水力负荷：IC反应器的水力负荷设计在3-5m/h是较为理想的，如果加上内循环的水力负荷，可以达到10m/h甚至更高。
- 不同污泥类型的影响：对于絮状污泥，建议采用更低的上升流速，例如小于0.8m/h，以避免污泥被冲刷出反应器。
- 布水系统设计：为了确保污水均匀分布，厌氧反应器通常会采用大阻力穿孔管布水系统，过孔流速应大于2.0m/s，穿孔管直径应大于100mm。
厌氧上升流速是厌氧反应器设计和运行中的一个关键参数，需要
根据具体的反应器类型、处理目标和污泥特性来合理选择和控制。
通过精确计算和调控上升流速，可以提高厌氧消化的效率和稳定性。
新型废水厌氧处理工艺——内循环厌氧反应器
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折流式厌氧反应器计算
折流式厌氧反应器计算一、引言随着人口的增长和经济的发展，化学工业排放的废水对环境的影响日益显著，使得工业废水的处理成为当今热门话题。
其中，厌氧反应器是常见的废水处理技术之一，而折流式厌氧反应器是其中的一种。
本文将介绍折流式厌氧反应器的计算方法。
二、折流式厌氧反应器的原理折流式厌氧反应器是将废水与厌氧微生物接触的容器，在此过程中，厌氧微生物通过代谢降解有机物，生成甲烷、二氧化碳等产物。
折流式厌氧反应器通过流体的折回循环，使得废水中的污染物更充分地接触到微生物，提高废水的处理效率。
三、折流式厌氧反应器计算（一）折流式厌氧反应器的容积对于折流式厌氧反应器的容积计算，需要先确定需要处理的废水的流量Q和生化反应器的停留时间t，即反应器中的废水滞留时间，有公式：V=Q*t其中V即为反应器的容积。
（二）折流式厌氧反应器的负荷反应器中的有机负荷是指单位时间内废水中的化学需氧量（COD）浓度，计量单位为克COD/L.d。
折流式厌氧反应器中的有机负荷的计算公式为：F=COD/Q其中F即为有机负荷。
（三）折流式厌氧反应器的产气速率折流式厌氧反应器的产气速率是指反应器中产生的甲烷气体的体积，单位时间内反应器总体积的百分比。
折流式厌氧反应器的产气速率的计算公式为：VCH4=0.25*F*V其中VCH4即为产气速率，0.25为产甲烷的理论系数。
四、总结折流式厌氧反应器是一种有效的废水处理技术。
在确定折流式厌氧反应器的设计参数时，需要考虑废水的处理流量、反应器的停留时间、有机负荷和产气速率等因素。
通过以上计算方法，可以更合理地设计折流式厌氧反应器，提高其处理效率，实现可持续的废水处理。
厌氧内循环(IC)反应器00
从IC反应器工作原理中可见，反应器通过2层三相分离器来实现SRT>HRT，获得高污泥浓度；通过大量沼气和内循环的剧烈扰动，使泥水充分接触，获得良好的传质效果。
3.2 IC工艺技术优点
IC反应器的构造及其工作原理决定了其在控制厌氧处理影响因素方面比其它反应器更具有优势。
（1）容积负荷高：IC反应器内污泥浓度高，微生物量大，且存在内循环，传质效果好，进水有机负荷可超过普通厌氧反应器的3倍以上。
在啤酒废水处理工艺中，IC技术应用得较多，目前我国已有3家啤酒厂引进了此工艺。从运行结果看，IC工艺容积负荷（以COD计）可达15～30 kg/(m3·d)，停留时间2～4.2 h，COD去除率ηCOD>75％[9]；而UASB反应器容积负荷仅有4～7 kg/(m3·d)，停留时间近10 h[3]。
（2）节省投资和占地面积：IC反应器容积负荷率高出普通UASB反应器3倍左右，其体积相当于普通反应器的1/4~1/3左右，大大降低了反应器的基建投资[5]。而且IC反应器高径比很大（一般为4~8），所以占地面积特别省，非常适合用地紧张的工矿企业。
（3）抗冲击负荷能力强：处理低浓度废水（COD=2000~3000mg/L）时，反应器内循环流量可达进水量的2~3倍；处理高浓度废水（COD=10000~15000mg/L）时，内循环流量可达进水量的10~20倍[5]。大量的循环水和进水充分混合，使原水中的有害物质得到充分稀释，大大降低了毒物对厌氧消化过程的影响。
我国无锡罗氏中亚柠檬有限公司的IC厌氧处理系统自1998年12月运行以来一直都很稳定，进水COD一般在8000mg/L以上，pH5.0左右，容积负荷（以COD计）可达30 kg/(m3·d)，出水COD基本在2000mg/L以下，且每千克COD产沼气0.42m3[10]。1996年IC反应器首次应用于纸浆造纸行业，并迅速获得客户欢迎，至今全世界造纸行业已建造IC反应器23个[11]。
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p— — —气水分离器内的沼气压力 本修正公式能更加全面地反映 由式（ 3 ） 可知， 出 IC 反应器的实际工作状态， 可比较准确地求得 IC 反应器升流管提升液体的升流速度 。 2
IC 反应器内循环流量的计算
IC 反应器升流管提升液体的升流速度表达式
2 gh D （ ε r － ε d ） 0． 5 ［ ］ KT / （ 1 － εr ） 2 + KB （ Ar / Ad ） 2 / （ 1 － εd ） 2 （ 1） 式中 hD — — —沼气由升流管入口扩散至反应器顶液 m 面的高度， Ar 、 Ad — — —分别为升流管与回流管的断面积， m
Calculation of Internal Circulation Flow Rate of Internal Circulation Anaerobic Reactor
HU Jicui1 ， HU Xuetao2
（ 1 ． School of Environment，Tsinghua University，Beijing 100084 ，China； 2 ． Hazen and Sawyer，USA） Abstract： Proper calculation of the internal circulation flow rate is critical for a successful design of an internal circulation （ IC ） anaerobic reactor． The internal circulation flow rate is determined by the rising velocity of the fluid in the airlift column （ riser） ． The existing calculation formula of the rising velocity of the fluid in the riser was analyzed． The existing equation for liquid circulation velocity calculation was revised，and an equation that calculates the fractional gas holdup in the riser was developed． A design example was given to demonstrate the calculation of the final liquid circulation flow rate through a numerical iteration procedure． Key words： cedure 内循环厌氧反应器（ 以下简称 IC 反应器 ） 自 20 世纪 80 年代在荷兰开发应用以来， 获得了国内外水 处理界的高度重视， 并迅速得到了推广应用。 我国 1995 在 年由富仕达酿酒公司从荷兰帕克公司引进 ［1 ］ 了第一套 IC 反应器 ， 目前 IC 反应器在我国的酒 精、 淀粉、 造纸和啤酒等废水的处理中得到了广泛应 用。但目前对反应器设计计算方法的报道甚少 。 IC 反应器设计计算的主要核心问题， 是如何正 确计算 IC 反应器的内循环流量。确定了 IC 反应器 升流管内液体的升流速度， 就可以确定反应器的内 循环流量。一些学者对 IC 反应器升流管内液体升 流速度的计算方法进行了深入探讨， 并提出了计算 IC 反应器升流管内液体升流速度的公式。 笔者着 重讨论 IC 反应器升流管内液体升流速度的计算公 并对有关研究者提出的计算公式进行了再修正 ， 式， 建立了稳态条件和设计进水负荷下求升流管内沼气 持气率的公式， 进而采用迭代法计算出了 IC 反应器 求得了内循环流量。 升流管内液体的升流速度， 1 液体升流速度计算公式的修正 由于 IC 反应器的流态十分复杂， 变量很多， 这 为建立数学表达式求升流管内液体的升流速度带来 IC 了较大困难。在进行了大量研究的基础上发现， internal circulation anaerobic reactor； internal circulation flow rate； iterative pro-
第 28 卷 第 21 期 2012 年 11 月
中国给水排水
CHINA WATER ＆ WASTEWATER
Vol． 28 No． 21 Nov． 2012
试论内循环厌氧反应器循环流量的计算
1 2 胡纪萃 ， 胡雪涛
( 1． 清华大学 环境学院，北京 100084 ; 2． Hazen and Sawyer 环境工程咨询公司，美国) 内循环( IC ) 厌氧 反 应 器 设计计 算 的 主 要 核 心 问题， 是如何正确计算反应器的内循 环流量。建立反应器升流管内液体升流速度的计 算 公 式， 就 可以 确 定反 应 器 的 内 循 环流 量。 在分 析现有的关于表达 IC 反应器升流管内液体升流 速 度 计 算 公 式 的 基 础 上， 对现有 计 算 IC 反 应 器 内 液体升流速度的表达式进行了再修正， 并建立了在 稳 态条 件和 设计进 水 负荷 下求 升 流 管 内 沼 气持 通过具体例题给出了计算反应器循环流量的全过程。 气率的公式。最后采用数学上的迭代法， 关键词： 内循环厌氧反应器; 内循环流量; 迭代法 中图分类号： X703 文献标识码： C 文章编号： 1000 － 4602 （ 2012 ） 21 － 0095 － 04 摘 要：
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第 28 卷
第 21 期
中国给水排水
www． watergasheat． com
Байду номын сангаас
反应器的工作原理与空气提升液体循环反应器的工 借鉴这一理论， 笔者曾提出了在简 作原理十分相似， 化条件下 IC 反应器的升流管提升液体升流速度 u lr
3 ］ （ m / s） 的表达式［2， ： u lr =