简述UASB、IC厌氧反应器工作原理与优缺点

厌氧生物处理是废水生物处理技术中的一种重要方法。要提高厌氧生物处理的效果，除了要提供给微生物一个良好的生存环境外，保持反应器内的高污泥浓度、维持良好的传质效果也是关键因素。以UASB工艺作为代表的第二代厌氧反应器，依靠颗粒污泥的形成和三相分离器的作用，使得污泥在反应器中滞留，实现了污泥停留时间（SRT）>水力停留时间（HRT），从而提高了反应器内污泥浓度，但是反应器的传质过程并不理想。为了克服这些条件的限制，荷兰开发了一种内循环（internalcirculation）IC厌氧反应器，IC厌氧反应器是在第二代厌氧反应器UASB基础上开发研制的第三代高效厌氧生物反应器，具有高容积负荷、耐冲击、运行稳定、投资少、占地面积小、运行费用低等优点。现将UASB工作原理、IC厌氧反应器工作原理与优缺点整理如下以便交流学习和提高业务知识：

一、UASB工作原理

UASB即为上流式厌氧污泥床反应器，整个反应器主体可分为三个区域：混合区、反应区和气、液、固三相分离区。污水通过水泵提升到厌氧反应器的底部，利用底部的布水系统将污水均匀地布置在整个截面上；利用进水的出口压力和产气作用，使废水与高浓度的厌氧污泥充分接触和传质，将废水中的有机物降解；废水在反应区缓慢上升，进一步降解有机物，气体、水、污泥在同时上升过程中，沼气首先进入三相分离器内部通过管道排出，污泥和废水通过三相分离器的缝隙上升到分离区，污泥在分离区沉淀浓缩并回流到三相分离器的下部，保持厌氧反应器内的生物量，沉淀后的出水通过管道排出罐外。

二、IC厌氧反应器的工作原理

IC即内循环厌氧反应器，相当于两个UASB串联使用，主要由混合区、颗粒污泥膨化去、深处理区、内循环系统、出水去五部分组成，核心部分由布水器、下三相分离器、上三相分离器、提升管、泥水回流管、气液分离器、罐体及溢流系统组成。基本原理如下：两层三相分离器人为的将整个反应区分为上、下两个区域，下部为高负荷区域，上部为深处理区。废水在进入IC反应器底部时，与从下三相气液分离器回流的水混合，混合水在通过反应器下部的颗粒污泥层时，将废水中大部分的有机物分解，产生大量的沼气。通过下三相分离器的废水由于沼气的提升作用被提升到上部的气水分离装置，将沼气和废水分离，沼气通过管道排出，分离后的废水再回流到罐的底部，与进水混合；经过下三相分离器的废水继续进入上部的深处理区，进一步降解废水中的有机物。最后废水通过上三相分离器进入分离区将颗粒污泥、水、沼气进行分离，污泥则回流到反应器内以保持生物量，沼气由上部管道排出，处理后的水经溢流系统排出。

三、IC厌氧反应器的优点

1、IC厌氧装置在布水系统上采用旋流布水，上下三相分离器采用差别式设计，大大提高了分离效果，确保了反应器高效稳定的运行。

2、内部自动循环，不必外加动力，普通厌氧反应器的回流是通过外部加压实现的，而IC反应器以自身产生的沼气作为提升的动力来实现混合液内循环，不必设泵强制循环，节省了动力消耗。

3、处理能力高，IC反应器的负荷是UASB反应器负荷的5-7倍，UASB反应器的容积负荷通常为3-5kgCOD/m3.d，而IC反应器的容积负荷可达到20-30kgCOD/m3.d。

4、沼气利用价值高，反应器产生的生物气纯度高，CH4为70％～80％，CO2为20％～30％，其它有机物为1％～5％，可作为燃料加以利用。

5、运行费用低，由于IC反应器的处理效率、进水负荷比UASB反应器的处理效率高，废水的处理成本低，可节省大量运行费用。

6、污泥不易流失，容易形成颗粒污泥，由于IC独特的反应器结构和高的水利负荷和产气负荷，比UASB更能形成和保持颗粒污泥。

 7、投资省，占地面积少，因IC有机负荷比UASB高，因此处理同样规模的有机废水，IC反应器的容积比UASB要小，故IC反应器的建造成本比UASB要低。

四、IC厌氧反应器存在的几个问题

COD容积负荷大幅度提高，使IC反应器具备很高的处理能力和市场推广价值，但同时我们也应该清楚的认识到其存在的几个问题：   

（1）从构造上看，IC反应器内部结构比普通厌氧反应器复杂，设计施工要求高。反应器高径比大，一方面增加了进水泵的动力消耗，提高了运行费用；另一方面加快了水流上升速度，如果三相分离器处理不当将使出水中细微颗粒物比UASB多，加重了后续处理的负担。另外内循环中泥水混合液的提升管和回流管易产生堵塞，使内循环瘫痪，处理效果变差。 

（2）IC厌氧反应器发酵细菌通过胞外酶作用将不溶性有机物水解成可溶性有机物，再将可溶性的大分子有机物转化成脂肪酸和醇类等，该类细菌水解过程相当缓慢。由于IC厌氧反应器相对较短的水力停留时间将会影响不溶性有机物的去除效果。 

（3）缺乏在IC反应器水力条件下培养活性和沉降性能良好的颗粒污泥关键技术。