IC反应器设计参数计算方法

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。IC反应器设计参数计算方法如下。

（1）设计参数

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CODcrBOD5SS

进水水质/(mg/L)24074125131890

去除率/%859030

出水水质/(mg/L)361112511323

（3）设计水量

Q＝3000m3/d＝125m3/h=0.035m3/s。

2、IC反应器设计参数计算方法所需容积及主要尺寸的确定

（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－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）；

C0－进水COD浓度，kg/m3；

Ce－出水COD浓度，kg/m3。

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％。

例如，IC反应器的总有效容积为V＝1684＋1228＝2912m3，这里取3000m3

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＝1500m3

（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

当，D＝8.2m，取9m，

H＝2.5×9＝22.5m，取23m。

每个IC反应器总容积负荷率：

NV＝30.5[kgCOD/(m3•d)]

IC反应器的底面积A＝63.6m2，则

第二反应室高H2＝9.65m，取9.5m

第一反应室的高度H1＝H－H2＝23－10＝13.5m

（3）IC反应器的循环量

进水在反应器中的总停留时间为tHRT＝＝＝16h

设第二反应室内液体升流速度为4m/h，则需要循环泵的循环量为256m3/h。

第一反应室内液体升流速度一般为10～20m/h，主要由厌氧反应产生的气流推动的液流循环所带动。

第一反应室产生的沼气量为

Q沼气＝Q（C0－Ce）×0.8×0.35

＝3600/2×（24.074－3.611）×0.8×0.35＝10313×2＝20626m3/d

每立方米沼气上升时携带1～2m3左右的废水上升至反应器顶部，则回流废水量为10313～20620m3/d，即430～859m3/h，加上IC反应器废水循环泵循环量256m3/h，则在第一反应室中总的上升水量达到了686～1115m3/h，上流速度可达10.79～17.53m/h，可见IC反应器设计符合要求。IC反应器设计参数计算方法。

（4）IC反应器第一反应室的气液固分离几何尺寸

①沉淀区设计

三相分离器沉淀区固液分离是靠重力沉淀达到的，其设计的方法与普通二沉池设计相似，主要考虑沉淀面积和水深两相因素。

第一反应室三相分离器。三相分离器单元结构设计图（见附图6-6）。

计算B－B‘间的负荷可以确定相邻两上挡板间的距离。B－B‘间水流上升速度一般小于20m/h，则B－B‘间的总面积S为：

S＝12.8m2

式中Q为IC反应器循环泵的流量。

设一个三相分离器单元宽为1800mm，则每个IC器反应器内可安装5个三相分离器单元。

设两上挡板间的间距b1＝450mm，三相分离器沉淀区斜壁倾斜度选50°，上挡板三角形与集气罩顶相距300mm，则

2（h1/tg50°）＋b1＝1800

三相分离器上挡板高度：h1＝804.4mm

设两相邻下挡板间的间距b2＝200mm；上下挡板间回流缝b3＝150mm，板间缝隙液流速度为30m/h；气封与下挡板间的距离b4＝100mm；两下挡板间距离（C－C‘）b5＝400mm，板间液流速度大于25m/h，则

b2＋b5＋2（）＝1800

三相分离器下挡板高度：h2＝715mm

②反应器顶部气液分离器的设计

IC顶部气液分离器的目的是分离气和固液，由于采用切线流状态，上部分离器中气和固液分离较容易，这里设计直径为3m的气液分离器，筒体高2m，下锥底角度65°，上顶高500mm。

3、IC反应器进水配水系统的设计

①布水方式

采用切线进水的布水方式，布水器具有开闭功能，即泵循环时开口出水，停止运行时自动封闭。本工程拟每2～5m2设置一布水点，出口水流速度2～5m/s。

拟设24个布水点，每个负荷面积为Si＝＝2.65m2。

②配水系统形式

本工程采用无堵塞式进水分配系统（见附图6-7）。为了配水均匀一般采用对称布置，各支管出水口向着池底，出水口池底约20cm，位于服务面积的中心点。管口对准池底反射锥体，使射流向四周均匀散布于池底，出水口支管直径约20mm，每个出水口的服务面积为2～4m2。

单点配水面积Si＝2.65m2时，配水半径r＝0.92m。

取进水总管中流速为1.6m/s，则进水总管管径为：

D＝＝2×＝0.128m＝128mm

配水口8个，配水口出水流速选为2.5m/s，则配水管管径

d＝＝＝36mm

4、出水系统设计

出水渠宽取0.3m，工程设计4条出水渠。设出水渠渠口附近流速为0.2m/s，则出水渠水深＝＝＝0.145m

5、排泥系统设计

取X’＝0.05kgVSS/kgCOD，根据VSS/SS＝0.8，则X＝0.05/0.8＝0.06kgSS/kgCOD

产泥量为：△X＝XQSr＝24074×0.85×0.06×3600×10-3＝4420kgMLSS/d

每日产泥量4420kgMLSS/d，污泥含水率P为98％，因含水率>95％，1000kg/m3，则每个IC反应器日产泥量为Qs＝110.5m3/d。

这里假设第一反应室污泥浓度为100gSS/L，第二反应室为20gSS/L，则IC反应器中污泥总量为：

G＝100V1＋20V2＝100×1684＋30×1228＝205240kgSS

因此，IC反应器的污泥龄为205240/4420＝46d。IC反应器设计参数计算方法。

在离两级三相分离器下三角以下0.5m处各设一排泥口，在反应器设放空管，口径为100mm。

6、产气量计算

每日产气量：24074×0.85×0.35×3600×10-3＝25783.3m3/d

每平方米沼气发电2kW•h，沼气用于发电，电量为：

W＝25783.3×2＝51566.6kW•h/d。

举例:

EG、泰安某一家生产白酒企业废水

（进水水质）

根据厂方生产中排放的废水参数如下：

CODcr：6000mg/LBOD5：2500mg/LSS：1600mg/L

NH3-N：82mg/LPH：4.5-5.5

（处理要求）

同时厂方要求经处理后的出水要达到GB/T18921-2002生活杂用水水质标准。即：CODcr≤50mg/LBOD5≤10mg/LSS≤10mg/L

NH3-N≤10mg/LPH：6-9

污水处理站处理水量为700m3/d，每小时30m3。

该IC反应器的容积负荷8.0-10.0kgCOD/m3.d。达标排放。IC反应器设计参数计算方法。