内循环（IC）反应器在啤酒废水处理工艺中的应用

谷成国



内循环（IC）反应器在啤酒废水处理工艺中的应用

谷成国

（辽宁北方环境保护有限公司，辽宁 沈阳 110031）

我国是啤酒生产大国，啤酒废水已成为较高有机物污染大户，因此，对啤酒废水进行处理达标后排放已显得十分重要，本文结合IC反应器在啤酒废水处理工艺中的应用，介绍了IC反应器的基本构造及工作原理，并对工艺特点等进行了初步分析。

啤酒废水； 厌氧处理； IC反应器

自20世纪80年代以来，我国啤酒工业发展迅速。资料显示，啤酒产量呈逐年增长趋势，年产量约100万t。结合废水排放当量，每吨啤酒生产过程中排放废水约成品的10倍，即10 t，则每年啤酒废水的排放量约1 000万t。根据现有文献资料统计，我国啤酒废水排放量约2.7亿m3，年排放COD已达到2.9万t；啤酒废水在工业废水总排放量的占比率已达到1.3%，所排COD占工业废水中COD排放总量的0.5％。随着啤酒企业的广泛兴起，我国已逐步成为世界啤酒大国。啤酒废水作为高浓度有机物质废水，如何使用高效、占地少、投资低的污水处理工艺是改型废水处理难点。

啤酒主要包括制麦牙、糖化、发酵三个过程，啤酒作为人类最古老的酒精饮料，原料主要为大麦芽、酒花和水。排放废水有机物含量较高，但可生化性较好，B/C比可达0.5以上。我国污水处理方式主要以生化处理方法为主。针对高浓度啤酒排放废水，不易直接采用好氧法进行处理，因为存在设备占地面积大，能耗高，运行费用高等问题。宜采用厌氧+好氧生化组合工艺对污水进行处理，前端厌氧处理能适应高浓度有机负荷，能耗低，剩余污泥少，后端利用好氧法对污水进行处理，可节约占地、减低能耗，减少运行费用。本文结合大量的相关工程实践，采用内循环（IC）反应器+好氧生物处理组合工艺成功解决了常规厌氧处理带来的厌氧微生物增殖速度慢，设备启动时间长、出水波动性大等问题。

1 工艺介绍

IC反应器的基本构造及工作原理如图1所示。

图1 IC反应器基本构造及工作原理

IC反应器属于厌氧反应器，进水通过潜水提升泵提升，首先通过IC反应器底部布水器均匀布水进入反应器下部第一反应室，水流升流式进入第一反应室内与厌氧颗粒污泥均匀混合。通过产甲酸过程，啤酒废水中的高浓度有机物被部分降解为沼气，通过第一反应室上部集气罩对沼气进行收集，收集后，沼气沿着提升管上升，与此同时，第一反应室的混合液被提升至反应器顶部的气液分离器，沼气通过排气管排出。通过气液分离器分离出的泥水混合液沿着设置的回流管回流至第一反应室底部，与进水和底部的厌氧颗粒污泥充分混合，实现混合液在第一反应室的内部循环，IC反应器实质就是内循环厌氧反应器。通过泥水混合液在第一反应室内循环，保留很高的生物量，防止污泥流失，污泥具有很长的污泥龄，且上升流速能保持高速状态，使得第一反应室的污泥达到流化状态，提高传质速率，进而提高了第一反应室去除有机物的能效。

啤酒废水在IC反应器内经过第一反应室处理后，自动进入第二反应室，第一反应室未完全降解的低浓度有机物质由第二反应室内的厌氧颗粒污泥继续降解，稳定了出水水质。第二反应室产生的沼气通过第二反应室的集气罩收集，进入气液分离器，沼气沿着排气管排出，出水通过出水管收集后进入下一反应构筑物，第二反应室的泥水混合液进入沉淀区进行固液分离，上清液由出水管排走，污泥返回至第二反应室，实现第二个内循环。

综上所述，IC反应室是由2个UASB反应器上下重叠串联组成的。第一反应室产生的沼气作为提升的内动力，使得升流管与回流管的混合液产生密度差，实现下部混合液的内循环，使废水获得强化预处理。上面的第二个UASB反应器对废水继续进行后处理（或称精处理），使出水达到预期的处理效果。

IC反应器的发展是以UASB为基础，改造拓展而来，二者有很多共同点，可以理解为IC反应器是UASB的改进产物，但从处理效能、出水稳定性等方面，IC反应器具有很多UASB反应器不具有的优点。通过UASB与IC两种反应器对啤酒废水进行处理，各处理参数见表1。

表1 处理啤酒废水 UASB与IC反应器的参数对比表

2 具体工艺流程

内循环（IC）反应器处理啤酒废水工艺流程图如图2所示。

图2 利用IC反应器处理某啤酒废水工艺流

采用此工艺对啤酒废水进行处理，污泥经过20天驯化成功，整体工艺稳定运行2个月，测得IC反应器处理某啤酒废水进出水指标如表2所示。

表2 IC反应器处理啤酒废水进出水水质指标

通过表2可以看出，采用IC反应器处理啤酒废水处理效果较好，前端采用IC反应器COD消减量达到1 800 mg/L，降低了后续好氧生物工艺的来水负荷。

3 结 论

通过多个啤酒废水处理工程应用实践，我们总结IC反应器具有以下优点：

（1）容积负荷率较高。IC反应器存在两个内循环，第一反应室上升流速大，传质效果好，污泥龄长，污泥活性较高。固常规UASB容积负荷为6.8 kg COD /(m3·d)，IC反应器容积负荷能是UASB容积负荷的三倍，能达到20 kg COD/(m3·d)，进而缩短水力停留时间，仅2~3 h。

（2）节省基建投资和占地面积。UASB的容积负荷远远低于IC反应器容积负荷，仅为IC反应器的1/3~1/4,固有效体积为IC反应器的3~4倍。IC反应器容积小，高径比大，占地面积进而很小，适用于用地紧张的啤酒企业。

（3）无需外加动力，运行费用低。常规厌氧流化床和膨胀颗粒污泥床的流化状态是通过出水回流由泵加压实现强制循环的，因此必须消耗一部分动力，IC反应器主要是依靠沼气的内部提升进而实现内循环，无需外加动力，可节省一部分运行费用。而IC反应器是以自身产生的沼气通过绝热膨胀做功为动力实现了混合液的内循环，所以不必另设循环泵进行强制内循环，从而可节省了运行的能耗。

（4）耐冲击负荷。IC反应器主要是通过两个内循环实现啤酒废水处理，循环流量能到进水流量的2~3倍左右，第一反应室内由于循环作用，稀释了原水的高浓度有机物质，降低了处理负荷，防止局部酸化，进而提高了反应器的耐冲击负荷的能力。

（5）耐pH波动性。IC反应器反应过程中，第一级反应室的内循水量，利用COD转化的碱度，对pH起到部分缓冲作用，进而保持反应器内碱度，保持pH稳定。处理酸度废水时，可利用COD转化提供的碱度，减少投碱量，节约药剂使用费用。

（6）去除率高、出水稳定。两个UASB上下串联，下部第一反应室容积负荷率较高，将高浓度有机物质降解为低浓度有机物质后进入上部第二反应室，进行二级厌氧处理，整个IC反应器相当于两级厌氧反应器，稳定性好，去除率高，出水波动性小。

［1］张忠祥，钱易. 废水生物处理新技术[M]. 北京：清华大学出版社，2005，425-434．

［2］胡纪萃.试论内循环厌氧反应器[J].中国沼气，1999，17（2）：3-6．

Application of IC Reactor in Treating the Wastewater From Beer Brewery

（Liaoning Beifang Environmental Protection Co.,Ltd., Liaoning Shenyang 110031，China）

A great deal of beer is produced every year in China, so the wastewater from beer brewery has become a big pollution sourceof organic matter,and it is important to treat the wastewater for reaching the emission standard. In this article, application of IC reactor in treating the wastewater form beer brewery was introduced, the basic structure and work theory of the IC reactor were discussed,then its process characteristics were analyzed.

wastewater from beer brewery ; anaerobic reactor; IC reactor

国家科技重大水专项《辽河流域分散式污水治理技术产业化》，课题编号：2012zx07212-001。

2017-02-14

谷成国（1975-），男，高级工程师，辽宁省沈阳市人，研究方向：水污染防治。

TQ 052

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1004-0935（2017）03-0223-03