作者：周 谦1 ，冯 敏2 （1.中国轻工业长沙工程有限公司，湖南长沙 410004； 2.湖南艾布鲁环保科技股份有限公司，湖南长沙 410000）

摘要：介绍 IC 厌氧反应器基本构造与工作原理。在废纸造纸废水工程实践中，通过接种高浓度厌氧颗粒污泥，严格 控制温度、pH 值、营养盐、进出水量以及密切监测 COD 浓度、VFA 等水质指标，成功完成 IC 反应器调试运行。 IC 反应器独特的内循环系统和两级三相分离结构处理废纸造纸废水效果良好，系统运行稳定；COD 去除率稳定在 69.54%~75.65%。

关键词：IC 厌氧反应器 ; OCC 造纸废水；调试运行

废纸制浆造纸的废水主要来源于制浆过程中 洗涤、筛选等工艺，主要含有细小纤维、无机填料、 和油墨等，通常都含有较高的 COD 和 SS[1]。IC 反 应器是荷兰 Paques BV 公司在上世纪 80 年代在 UASB 反应器基础上开发的第三代厌氧反应器， 作为新型高效厌氧反应器的代表，IC 反应器已成 功应用于多种工业废水的处理 [2]。伊朗某纸业公 司利用 IC 反应器处理 OCC 造纸废水，效果显著， COD 去除率稳定，最高达到 去除率稳定，最高达到 75.65% ；出水 COD 在 405~568 mg·L-1 ，满足后续好氧和深度处理负荷要 求，保证了整个系统出水达标排放。

1　IC 反应器基本构造与工作原理 IC 反应器的基本构造与工作原理如图 1 所示， 从下往上主要分为混合区、污泥膨胀床区、精处理室、 沉淀区和气液分离区 5 个部分。进水通过泵从配水 系统进入反应器，在混合区与循环回流的废水和厌氧 颗粒污泥充分混合。反应器第一个反应区为厌氧颗 粒污泥膨胀床，在该反应室内废水中大部分有机物被 转化成沼气，大量的沼气在下部三相分离器被收集并 产生气提作用携带泥水混合液经上升管至反应器顶 部的气液分离器，沼气在此被分离并通过管道离开反 应器，泥水混合液将通过下降管回到反应器底部与颗 粒污泥和进水充分混合，形成了内部循环。 经污泥膨胀床处理过的废水进入精处理室继 续进行处理。在精处理室产生的沼气由上部三相分 离器收集夹带部分泥水混合液进入气液分离器，参 与内循环；剩余的泥水混合液进入沉淀区进行固液 分离，处理后出水经溢流堰离开反应器，沉淀下来 的颗粒污泥留在精处理室。这样，废水就完成了在 IC 反应器内处理全过程。

2　调试工程概况 伊朗某纸业公司新建一条年产 20 万 t 挂面箱 纸板及瓦楞纸生产线，同步配套建设规模为 4000 m3 ·d-1 废水处理站，其中包含一台直径为 6.5 m， 高 24 m 的 BIOPAQ IC BIOPAQ IC 厌氧反应器。IC 反应器设 计进水 COD 为 3000 mg·L-1 ，出 水 COD ≤ 1000 mg·L-1 。

3　调试运行过程

3.1　接种污泥 IC 反应器接种污泥可采用颗粒污泥、絮状污 泥、消化污泥、剩余活性污泥等。IC 反应器接种不 同类型的污泥进行调试启动需要的时间、承载的负 荷及处理效果都不尽相同 [3]。厌氧颗粒污泥比表面 积大，内部传质速率高 [4]，同时其本身作为 IC 厌氧 反应器正常运行的污泥形态，是最优的接种选择。 理想的颗粒污泥接种量大约为反应器容积的 50%， 但泥位不超过下部三相分离器以下 1 m 的位置，同时足量的接种污泥可为系统的调试运行提供缓冲 以抵御 pH 值变化、负荷冲击或抑制性物质等问题。 本工程外购厌氧颗粒污泥 400 m3 进行接种，颗粒 污泥 TSS 含量为 9%，VSS/TSS VSS/TSS 为 70%。

3.2　环境控制因素 3.2.1　温度 温度对微生物的生长代谢有着重要影响，也进 一步影响着 IC 反应器的调试运行。中温产甲烷菌 通常在 35~40℃活性达到峰值，温度高于 40℃后， 微生物活性急剧下降 [5]。在实际工程中，常以 38℃ 作为需要冷却降温的控制参考值，以保证不会因温 度升高造成大量颗粒污泥失活影响反应器运行。本 工程海拔 1600 m，且调试时正处冬季，故通过蒸汽 对预酸化池内废水进行加热，控制反应器进水温度 在 35~38℃，同时保持温度变化不超过 1℃，日变化 不超过 2℃。

3.2.2　pH值 产甲烷菌活性最佳的 pH 范围为 6.5~7.5。在 工艺紊乱期，要保持 pH 值处于最佳范围非常困难， 但保持 pH 值永远大于 6.5 则至关重要。当 则至关重要。当 pH 值 低于 6.5 时，产甲烷菌活性下降，反应器处理效率降 低，若 pH 值持续走低，将导致产甲烷菌停止产甲烷 而酸化菌仍继续产生挥发性脂肪酸，最终随着挥发 性脂肪酸的不断积累而导致反应器酸化 [6]。本工程 IC 反应器进水 pH 值控制在 6.5~7.5 6.5~7.5。

3.2.3　营养盐 造纸废水通常缺少 N、P 等微生物必须的生 长元素，需要通过投加含 N、P 的营养物质维持微 生物的生长代谢，保证废水处理效率。厌氧系统中， 对于未酸化或部分酸化废水，COD:N:P=350:5:1； 而好氧系统中，由于微生物生长量较大，营养需求 较高，一般按照 COD:N:P=100:5:1 考虑营养源。本 工程中，考虑厌氧和好氧系统营养盐的一次性投 加，日投加尿素 300 kg，磷酸氢二铵 145 kg。 3.3　进水调试 IC 反应器是按照理想条件下的颗粒污泥量 进行接种，属于高接种污泥浓度（45 g·L-1 ，以 TSS 计）。颗粒污泥中产甲烷菌的一个重要特点就是在 4~15℃且没有营养的情况下仍可长时间保持绝大部 分的活性，调试主要目的是完成颗粒污泥活化并达 到最佳活性。进水调试运行前，废水经预处理到达 预酸化池后实测 COD 最大值 2000 mg·L-1 。厌氧反 应器初始污泥负荷选择 0.05 kgCOD·(kg TSS·d)-1 ， 颗粒污泥 TSS 含量 9%，即 90 kg·m-3 ，反应器初始 进料有机负荷为 1800 kgCOD·d-1 ，初始容积负荷为 2.25 kgCOD·m-3 ·d-1 。在稳定运行的情况下，每次提 升有机负荷 10%~20%。IC 反应器调试期间进水负 荷方案见表 1。

调试期内通过调整 IC 反应器进水流量来控制 IC 反应器有机负荷，通过调整出水回流量来调节进 水 COD 负荷及预酸化池液位以保证 30%~50% 的 进水预酸化度。每日对 IC 反应器进出水指标进行 3 次取样化验分析，当同时满足以下条件时：①出水VFA 浓度小于 5 meq·L-1 ；②出水 pH 不小于 6.5；③ 无过量污泥被洗出；④沼气产量与理论值相当，可 对 IC 反应器运行负荷进行提升。 4　调试运行效果 按照上述方案进行调试，调试运行结果见图 2。由图 2 看出，调试运行期间， 看出，调试运行期间，IC 反应器运行稳 定，处理效果良好。因实际调试运行废水 COD 值 远低于设计值 3000 mg·L-1 ，在实际处理水量达 到设计水量时反应器仍有提升负荷的空间。进水 COD 维持在 1418~2058 mg·L-1 时，出 水 COD 值 为 405~568 mg·L-1 ，COD 去除率 69.54%~75.65%， 基本上保持 70% 以上。出水 VFA 值为 0.58~2.1 0.58~2.1 meq·L-1 ，出水 pH 值保持在 7.26~7.4。 5　结语 IC 厌氧反应器独特的内循环系统及两级三相 分离结构用于处理废纸造纸废水效果良好，系统运 行稳定。接种足够数量的厌氧颗粒污泥有利于 IC 反应器抵御调试运行期间的负荷及其他环境条件 变化的冲击，有利于调试顺利进行；严格控制温度、 pH 值、营养盐、进出水流量等影响因素，密切监测 并准确判断进出水 COD、VFA 等指标，有利于及 时掌握和调整反应器运行状态。