内循环厌氧反应器处理制浆造纸废水的效能及影响因素

钟京岗 徐志国

山东世纪阳光纸业集团有限公司 山东潍坊 262400

内循环厌氧技术主要应用于高浓度有机废水的处理。内循环技术主要是通过高耗能使内循环的传质过程得以强化。一般来水，内循环厌氧反应器处理制浆造纸废水的效能是随着废水性质的不同而变化的，并不是我们通常以为的期望性变化。从另一方面来说，内循环厌氧反应器在纸浆造纸废水处理方面的应用能够有效降低运行成本，增加处理效率，是可持续发展战略下解决环境污染问题的重要手段之一。

1 内循环厌氧反应器处理制浆造纸废水的效能

1.1 沼气提升实现内循环

内循环厌氧反应器本质上是一种比较特殊的气提式反应器。严格意义上来说，内循环厌氧反应器的工作原理与空气提升液体循环反应器极为相似。主要区别在于内循环厌氧反应器石油反应器中的自产沼气提供提升动力源的。因此，内循环厌氧反应器在使用过程中不需要依靠外力进行，能够达到节能减耗的目的[1]。

1.2 抗冲击负荷能力强，运行稳定性好

内循环厌氧反应器第一反应区的进口水量与实际水量有一定差距。循环水的稀释作用使得反应器自身的抗冲击能力及酸碱调节能力有所提升。甚至在水中含有一定浓度有毒物质的情况下，内循环水的稀释作用也能够使其生化作用大大降低。与此同时，反应器的酸碱调节功能也使得反应器运行过程中中和剂酸碱的用量大大节约。再加上第二反应区的二次处理，内循环厌氧反应器的运行十分稳定。

1.3 具有自我调节作用

内循环厌氧反应器中流量的高低与进液中COD的含量成正比。因此该反应器在使用过程中能够做到自我调节。在COD 负荷不断增加的情况下，沼气的产生量也在不断增加，如此一来，内循环的气提也会受到影响，呈现上涨趋势，从而使得更多的循环水量产生，进水COD 也得到了稀释。若COD 负荷降低，沼气产量也随之降低，此时反应器内的内循环流较低。

2 内循环厌氧反应器处理制浆造纸废水影响因素

2.1 水力停留时间对反应器运行的影响

就我国对内循环厌氧反应器的最初设计要求而言，希望通过该反应器入水情况的观察对其他工艺条件如COD 去除率等进行设定。通过一定的理论计算得知合理范围的内循环厌氧反应器的各项参数，提高反应器应用的模式化。但是在实际应用过程中笔者发现，这一设计目标在目前缺乏有关实验数据，通过受到多种因素影响，实际设计运行数据与理论计算结果之间也存有一定差异。在内循环厌氧反应器使用过程中进水量与水力停留之间是成反比的，但是COD 去除率并不会受到HRT 的影响，一直到反应器启动结束，HRT 不断下降，但COD 去除率数值却保持不变。造成此种现象主要是由于内循环厌氧反应器污泥活性的恢复造成的。在此过程中，微生物对有机物的绝对摄取量不断增加。内循环反应器内部所拥有的两级三相分离器结构十分特殊，上下重叠的结构模式就使得反应器在较高上流速度的条件下依然能够滞留生物。在HRT 较低的情况下，进水上升流速不断提高，此时反应器内部颗粒污泥与废水之间的接触不断加强。因此，尽管HRT 数值很低，COD 去除率也不会受到影响。

2.2 温度变化对反应器运行的影响

反映其启动过程中温度是不断上升的。一般来说，内循环厌氧反应器的启动时间在冬季，此时的气温较低，再加上反应器的中温消化。因此在启动过程中需要使用蒸汽加热装置提高反应器温度。在反应器启动过程中，一开始反应器温度是不断增加的，之后在某一时间段到达最高温度，此后保持在此温度范围内。但是目前来说，反应器温度的测量通常是人工对蒸汽加热管的开闭进行控制实现的。因此，严格意义上来说不可避免的会存有一定的误差，此时会出现水温波动的情况。就反应器总体去除效果而言，同样会受到温度变化的影响。在中文或高温厌氧处理的条件下，温度波动保持在1.5～2℃为宜，若高于此温度，但小于3℃将会对产甲烷菌速率产生抑制作用，若温度继续升高，波动保持在5℃左右将会造成反应器停止产气。由此可以看出，温度变化对反应器所产生的影响是十分明显的。若在短时间内反应器出现较大的温度波动将会对反映其运行状态、污泥活性等产生影响，从而对反应器去除率产生影响[2]。

2.3 PH 与VFA 对反应器运行的影响

反应器内水质的变化对PH 值的影响较小，但对于VFA 的影响却很大。由此可见，VFA 与PH 相比对于酸碱环境变化的敏感程度更大，VFA 能够更加准确地对反应器内部环境的变化做出反应。随着时间的不断增加，VFA 的数值先增后减。这样的变化趋势是由于挥发酸的初期效应导致的，此后随着时间的增加，挥发酸的作用逐渐削弱，VFA 的树枝自然回落，但最终能够稳定在一定范围内。因此可以得出反映其使用过程中，产甲烷菌的活性较强，反映其内部不积累挥发酸的事实。VFA 的不断上升是导致PH 不断下降的主要原因。虽然相对于VFA 来说，PH 值的检测十分简便，但其浓度变化较为滞后。在甲烷菌活性降低的情况下，VFA 由于过负荷开始不断积累，受到废水缓冲能力的影响此时的PH 值变化不大。随着时间的推移，VFA 积累到一定程度，PH 值变化明显。因此，要想防止反应器酸化需要对VFA 数据进行即时监测。

3 结语

综上所述，内循环厌氧反应器在制浆造纸废水处理中的应用本质上是实现技术与时间有机结合的过程。近年来，尽管内循环厌氧反应器在我国纸浆造纸废水处理方面起到了十分重要的作用，但其应用过程依然存在一定的问题。因此我国大量引进国外技术对现阶段国内内循环厌氧反应器进行优化与改良。值得注意的是，在此过程中国内必须做好实践经验及技术的吸收工作，从而为我国经济建设做出更大贡献[3]。