摘要 造紙工業(yè)是國外廢水厭氧處理技術(shù)應(yīng)用最多的領(lǐng)域之一，我國在這方面存在較大差距。IC反應(yīng)器是在UASB反應(yīng)器基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新一代高效厭氧反應(yīng)器，目前已經(jīng)成功用于造紙工業(yè)廢水處理，它具有更高的負荷和凈化效率，用于廢紙制漿的廢水處理，負荷約在20－30kg/(m³·d)，占地小于UASB反應(yīng)器。IC反應(yīng)器可以代替UASB作為厭氧－好氧系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，使用IC的厭氧－好氧系統(tǒng)處理廢紙制漿廢水時，COD、BOD去除率分別達到90％和99％。IC反應(yīng)器和UASB反應(yīng)器用于廢紙制漿造紙工廠，已經(jīng)成功地實現(xiàn)了廢水的零排放。

關(guān)鍵詞 造紙廢水 厭氧處理 封閉循環(huán) 零排放 IC反應(yīng)器

廢水的厭氧處理技術(shù)以其運行成本低、節(jié)約能源、污泥易于處置等優(yōu)點，在廢水處理中正發(fā)揮著越來越大的作用。國外用于出口的厭氧顆粒污泥設(shè)備主要是處理造紙廢水的UASB裝^[1]。目前厭氧處理技術(shù)在國外造紙工業(yè)中主要應(yīng)用的領(lǐng)域包括廢紙制漿造紙廢水、機械漿和化學(xué)機械漿（TMP、CTMP和APMP）廢水、半化學(xué)漿（NSSC）廢水以及堿法黑液蒸發(fā)冷凝液^[2．3]。但是，我國造紙行業(yè)廢水處理卻較少應(yīng)用厭氧技術(shù)，厭氧技術(shù)在我國造紙工業(yè)廢水污染控制領(lǐng)域里存在較大差距和很大發(fā)展空間。

目前UASB(upflow anaerobic sludge blandkt，升流厭氧污泥覆蓋層）反應(yīng)器已經(jīng)成為最重要的和最受歡迎的厭氧反應(yīng)器，世界各國（不包括中國）UASB反應(yīng)器占全部造紙廢水厭氧處理設(shè)備的75％^[4]，它在造紙廢水處理中還將繼續(xù)發(fā)揮其重要作用。但是廢水厭氧處理技術(shù)是一個發(fā)展較快的領(lǐng)域，90年代由荷蘭Paques公司開發(fā)的專利技術(shù)內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器（簡稱IC反應(yīng)器），成為厭氧新技術(shù)的佼佼者。IC反應(yīng)器的負荷可以相當(dāng)于UASB的2－3倍，反應(yīng)器高度約等于UASB的3倍以上，因此占地極少，具有體積小、效率高的突出特點。自1996年用年造紙廢水處理以來，發(fā)展極快，厭氧技術(shù)領(lǐng)域領(lǐng)先世界的荷蘭Paques環(huán)境公司，在1996年以來的工程項目中，IC反應(yīng)器工程比例大大超過了UASB反應(yīng)器，造紙工業(yè)也已成為IC反應(yīng)器應(yīng)用最多的領(lǐng)域之一^[5]。毫無疑問，這一新的技術(shù)發(fā)展動態(tài)值得我國環(huán)境和造紙工作者重視。

一、IC反應(yīng)器原理簡介

IC反應(yīng)器是在UASB反應(yīng)器的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的技術(shù)，兩種反應(yīng)器中都存在厭氧細菌聚集形成的“顆粒污泥”，因此兩者都是上流式顆粒污泥處理系統(tǒng)。廢水在反應(yīng)器中都是自下而上流動，污染物被細菌吸附并降解，凈化過的水從反應(yīng)器上部流出。事實上，IC反應(yīng)器可以簡單化地理解為兩個上下組合在一起的UASB反應(yīng)器，一個是下部的高負荷部分，一個是上部的低負荷部分。IC反應(yīng)器與UASB的最大不同之處是，廢水處理中由COD轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的生物氣的引出分為兩個階段，下部產(chǎn)生的氣體產(chǎn)生一個水和污泥的循環(huán)回流，由此引起的強烈的攪拌作用和高的上流速度，極大地改善了污染物從液相到顆粒污泥的傳質(zhì)過程，因此有極高的凈化效率，這是內(nèi)循環(huán)（internal circulation）一詞的由來。圖1是IC反應(yīng)器的示意圖。



圖1 IC反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖

IC反應(yīng)呂把4個重要的工藝過程集合在同一個反應(yīng)器內(nèi)，這4個工藝過程是：（1）進液和混合－布水系統(tǒng)；（2）液化床反應(yīng)室；（3）內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)；（4）深度凈化反應(yīng)室。

以下對各部分作簡要介紹。

進液和混合－布水系統(tǒng)

廢水通過布水系統(tǒng)泵入反應(yīng)器內(nèi)，布水系統(tǒng)使進液與從IC反應(yīng)器上部返回的循環(huán)水、反應(yīng)器底部的污泥有效地混合，由此產(chǎn)生對進液的稀釋和均質(zhì)作用。為了進水能夠均勻地進入IC反應(yīng)器的流化反應(yīng)室，布水系統(tǒng)采用了一個特別的結(jié)構(gòu)設(shè)計。

流化床反應(yīng)室

在此部分，廢水和顆粒污泥混合物在進水與循環(huán)水的共同推動下，迅速進入流化床室。廢水和污泥之間產(chǎn)生強烈而有效的接觸。這導(dǎo)致很高的污染物向生物物質(zhì)（即顆粒污泥）的傳質(zhì)速率。在流化床反應(yīng)室內(nèi)，廢水中的絕大部分可生物降解的污染物被轉(zhuǎn)化為生物氣。這些生物氣在被稱為一級沉降的下部三相分離器處收集并導(dǎo)入氣體提升器，通過這個提升裝置部分泥水混合物被傳送到反應(yīng)器最上部的氣液分離器，氣體分離后從反應(yīng)器導(dǎo)出。

內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)

在氣體提升器中，氣提原理使氣、水、污泥混合物快速上升，氣體在反應(yīng)器頂部分離之后，剩余的泥水混合物經(jīng)過一個同心的管道向下流入反應(yīng)器底部，由此在反應(yīng)器內(nèi)形成循環(huán)流。氣提動力來自于上升的和返回的泥水混合物中氣體含量的巨大差別，因此，這個泥水混合物的內(nèi)循環(huán)不需要任何外加動力。有意思的是，這個循環(huán)流的流量隨著進液中COD的量的增大而自然增大，因此反應(yīng)器具有自我調(diào)節(jié)的作用，原因是在高負荷條件下，產(chǎn)生更多的氣體，從而也產(chǎn)生更多的循環(huán)水量，導(dǎo)致更大程度的進水的稀釋。這對于穩(wěn)定的運行意義重大。

深度凈化室

經(jīng)過一級沉降之后，上升水流的主體部分繼續(xù)向上流入深度凈化室，廢水中殘存的生物可降解的COD被進一步降解，因此這個部分等于一個有交的后處理過程。產(chǎn)生的氣體在稱為二級沉降的上部三相分離器中收集并導(dǎo)出反應(yīng)器，由于在深度凈化室內(nèi)的污泥負荷較低、相對長的水力保留時間和接近于推流的流動狀態(tài)，廢水在此得到有效處理并避免了污泥的流失。廢水中的可生物降解COD幾乎得到完全的去除。由于大量的COD已在流化床反應(yīng)室中去除，深度凈化室的產(chǎn)氣量很小，不足以產(chǎn)生很大的流體湍動，加之，內(nèi)循環(huán)流動不通過深度凈化室，因此流體的上流速度很小。這兩個原因使生物污泥能很好地保留在反應(yīng)器內(nèi)，即使反應(yīng)器負荷數(shù)倍于UASB時也如此。由于深度凈化室的污泥濃度通常較低，有相當(dāng)大的空間允許流化床部分的污泥膨脹進入其中，這就防止了高峰負荷時污泥的流失。

二、應(yīng)用實例

IC反應(yīng)器當(dāng)前在造紙行業(yè)應(yīng)用較多的是用各類廢紙作原料的造紙廠，即二次纖維制漿造紙工廠，其中包括脫墨和不脫墨的各類廢紙制漿工藝的廢水處理。處理的目的包括實現(xiàn)一般的達標(biāo)排放，通過治理后的廢水回用，即不同程度的封閉循環(huán)，或者完全沒有廢水排放的零排放，達到節(jié)水和治污的雙重目的。以下選擇典型的情況作一介紹。

3家實現(xiàn)廢水達標(biāo)排放的造紙廠

（1）3家造紙廠情況介紹

工廠1（Sical，法國）

年產(chǎn)5萬t瓦楞原紙和箱紙板，使用廢紙為原料。1996年該廠建立了厭氧－好氧廢水處理系統(tǒng)，其中厭氧反應(yīng)器是100m³的IC反應(yīng)器，設(shè)計廢水處理能力為1000m³/d，處理COD2000kg/d。

工廠2（Wepa，德國）

年產(chǎn)7萬t衛(wèi)生紙，使用廢紙脫墨制漿和部分商品漿。該廠原廢水處理系統(tǒng)采用好氧的生物滴濾池和活性污泥工藝，在廢水排放前還要經(jīng)過一個氧化塘進一步凈化。由于滴濾池的效果差、堵塞以及處理能力不足，該廠決定采用385m³的IC反應(yīng)器取代滴濾池，設(shè)計能力為每天處理COD9520kg，廢水流量為4000m³/d。

工廠3（Europa Carton III,德國）

年產(chǎn)30萬t瓦楞紙和箱紙板，使用二次纖維為原料。直到1998年該廠還使用UASB反應(yīng)器作為其厭氧－好氧工藝的關(guān)鍵設(shè)備，UASB之后是活性污泥工藝。由于生產(chǎn)能力增加，工廠需要新增12500kgCOD/d處理能力。最終工廠在465m³的IC反應(yīng)器和1000m³的UASB反應(yīng)器的方案中采用了前者。

以上3個造紙廠的IC反應(yīng)器的主要幾何尺寸如表1所示。

表1 3個造紙廠廢水處理中的IC反應(yīng)器特征尺寸^[6,7]

工廠	反應(yīng)器容積(m3)	反應(yīng)器直徑(m)	反應(yīng)器高度(m)	設(shè)計能力(kgCOD/D)
1	100	2.85	16	2000
2	385	5	20	9520
3	465	5	24	12500

（2）3家工廠的運行情況

3家造紙廠的IC反應(yīng)器運行中表現(xiàn)出的共同規(guī)律是隨著廢水COD濃度增高，COD去除率上升，研究發(fā)現(xiàn)這是因為廢水COD的峰值主要由更容易生物降解的物質(zhì)例如淀粉引起。3個反應(yīng)器的運行都證明，COD去除效率是反應(yīng)器容積負荷的函數(shù)，較高的負荷下COD去除率也較高。除了與進液濃度有關(guān)的生物可降解性的變化外，這個較高的去除率可以認為是高負荷下，由于產(chǎn)氣的增加，流體內(nèi)循環(huán)比例隨之增大，使生物污泥和廢水之間產(chǎn)生更強烈的接觸。運行中COD濃度和反應(yīng)器容積負荷波動非常大（見表2），但反應(yīng)器的運行始終非常穩(wěn)定，出水揮發(fā)性脂肪酸（VFA）始終很低。

運行情況表明，IC反應(yīng)器在濃度和負荷大幅度波動的情況下，具有非常好的自我調(diào)節(jié)能力，反應(yīng)器的運行始終穩(wěn)定。

比利時VPK Oudegem紙廠高度封閉循環(huán)的廢水處理系統(tǒng)

比利時VPK Oudegem紙廠原有生產(chǎn)能力1000t/d時，決定投資300萬美元擴大其循環(huán)水處理系統(tǒng)，其目標(biāo)是把循環(huán)水COD濃度從1000mg/L降低到5000mg/L。經(jīng)過沉淀澄清以后，絕大部分直接回用于生產(chǎn)。全廠進入生化處理系統(tǒng)的循環(huán)水為500m³/h，其中350m³/h循環(huán)水不經(jīng)過冷卻直接進入IC反應(yīng)器和曝氣池處理，處理后全部回用于漿料的稀釋及低壓噴淋（圖2回用水A）。另一部分（150m³/h）進入原有的厭氧（采用UASB反應(yīng)器）－好氧系統(tǒng)（活性污泥法），出水可以經(jīng)過過濾，成為質(zhì)量更高的回用水B，主要用于真空泵的水封或者洗毛毯及銅網(wǎng)。經(jīng)過一段時間處理后，生產(chǎn)系統(tǒng)排往水處理系統(tǒng)的循環(huán)水COD濃度由10000mg/L減少到5000mg/L，完全滿足紙板廠工藝的要求。這個工廠在1999年開始生產(chǎn)。



圖2 比利時VPK Oudegem造紙廠廢水處理及回和流程^[7]

表2 3家造紙廠IC反應(yīng)器運行情況的平等數(shù)據(jù)^[6,7]

工廠	設(shè)計最大負荷[kgCOD/(m3·d)]	實際運行負荷[kgCOD/(m3·d)]	進液COD濃度(mg/L)	COD去除率(%)
1	20	5-26	650-2650	60-75
2	24	9-20	1510-2920	58-74
3	27	9-24	1250-3515	61-86

在零排放紙廠中的應(yīng)用

如本文作者在另一篇文章中介紹的，厭氧技術(shù)引入紙廠的封閉循環(huán)和零排放系統(tǒng)，可以解決包括封閉循環(huán)和零排放后有機酸和鹽積累引起的腐蝕、腐漿、產(chǎn)品臭味、操作條件惡化，二次膠粘物引起的樹脂障礙，陰離子“垃圾”引起的濕部添加劑用量增加，鈣積累引起的水硬度上升、設(shè)備結(jié)垢、紙機斷紙次數(shù)增加等等問題，其中一些問題是單純的好氧處理方法不能解決的^[8]。

在廢水零排放的造紙廠中已經(jīng)成功運行了厭氧－好氧處理工藝，零排放的工廠，所有廢水1-4m³/t紙，這些清水其實僅僅補充了蒸發(fā)和漿渣中帶走的水分，廢水處理系統(tǒng)可以看作是水的閉路循環(huán)的一個組成部分。第一個這樣的“在線”工藝是1995年在德國的Kappa Zulpich紙板廠投入使用的。

致力于改進這類工藝的研究仍在繼續(xù)進行，主要的想法除了使反應(yīng)器更緊湊，效率更高外，還要適應(yīng)封閉循環(huán)后水溫升高的特點，使反應(yīng)器能夠直接處理水溫高于40℃的循環(huán)水，而不必采用降溫系統(tǒng)。采用IC反應(yīng)器成功地實現(xiàn)了以上預(yù)期目的。

研究和實踐證明，IC反應(yīng)器除了以上突出優(yōu)點外，還具有對含懸浮物的廢水更好的適應(yīng)性。通常認為輕質(zhì)懸浮物易于將微生物從UASB反應(yīng)器中帶走，從而引起污泥流失，但在IC反應(yīng)器懸浮物不引起污泥的流失。這對于輕質(zhì)懸浮物含量高的廢水較為重要，IC反應(yīng)器用于含纖維的造紙廢水和含大量酵母細胞的酵母生產(chǎn)廢水處理的實踐證明，輕質(zhì)的懸浮物不影響反應(yīng)器的處理效果，也不引起生物物質(zhì)的流失。

以上兩個優(yōu)點使IC反應(yīng)器在零排放造紙廠有取代UASB反應(yīng)器的趨勢^[9]。

零排入實例1(Kappa Graphic Board)

荷蘭某紙廠^[9]使用廢紙板為原料，每日生產(chǎn)400t箱紙板。生產(chǎn)過程的廢水經(jīng)過厭氧－好氧處理后全部回用，實現(xiàn)了廢水零排放。厭氧工藝采用了IC反應(yīng)器。圖3是該廠廢水處理系統(tǒng)的示意圖。



圖3 荷蘭某造紙廠廢水零排放工廠和循環(huán)水處理流程示意圖^[7]

這個工藝實際上是在原先采用中溫的UASB反應(yīng)器的零排放工廠的基礎(chǔ)上改進的，以高溫的IC代替了中溫的UASB，循環(huán)水可以不經(jīng)過降溫直接處理，實際的運行溫度是55℃。曝氣塔是一個高10m的氣提反應(yīng)器（air lift reactor)，以壓縮機和射流曝氣器曝氣。這個工廠設(shè)計處理量是90m³/h。整個設(shè)計效率高、占地少，并且非常好地適應(yīng)高溫條件。這個系統(tǒng)處理的效率為COD去除率90％以上，BOD去除率99％。由于有循環(huán)水的處理系統(tǒng)，工藝循環(huán)水的濃度維持在3000-4000mgCOD/L的水平。該廠于1999年10月啟動運行，投資250萬美元。

零排放實例2

西班牙的Papelera de la Alqueria造紙廠日產(chǎn)100t瓦楞原紙。該廠在技術(shù)上可以實現(xiàn)廢水零排放，但是由于溶解性COD的積累，不得不排放廢水，以便保持循環(huán)水濃度在18000mg/L以下。工廠最終決定建立厭氧－好氧處理系統(tǒng)。圖4是僅僅包括調(diào)節(jié)、IC反應(yīng)器、好氧處理三個步驟的工藝流程。預(yù)計在實現(xiàn)封閉循環(huán)后水溫將上升，因此設(shè)計處理水溫在55℃（溫度范圍40－60℃），為此必須培養(yǎng)嗜熱的厭氧細菌，在這個廠的IC反應(yīng)器和在上述的比利時工廠里，采用了逐步升溫的辦法實現(xiàn)晴熱菌增長。這個工廠于2000年3月啟動運行，工廠實現(xiàn)了零排放，并使工藝循環(huán)水濃度維持在5000mg/L以下，完全實現(xiàn)了設(shè)計目標(biāo)。



圖4 西班牙Papelera de la Alqueria造紙廠的零排放廢水處理系統(tǒng)

參考文獻

1 北京市環(huán)�？茖W(xué)研究院．難降解有機工業(yè)廢水高效生物技術(shù)及其關(guān)鍵設(shè)備研究．國家“九五”科技攻關(guān)項目技術(shù)報告，2000．12

2 賀延齡、皇甫浩．造紙工業(yè)廢水的厭氧處理技術(shù)（連載）－造紙工業(yè)廢水與厭氧技術(shù)原理．西南造紙，1999（2）；16－18,1999(3);7-9,1999(4);9-11

3 賀延齡．廢水的厭氧生物處理．北京：中國輕工業(yè)出版社，1998

4 Habets,L.H.A.The Applecation of Anaerobie Waste Water and Process Water Treatment in the Paper Industry.Technical Report,Pqques BV,The Nether lands.1999

5 戚愷．IC反應(yīng)器在造紙行業(yè)的應(yīng)用．國際造紙，2001，20（3）：59－60

6 Driessen,W.J.B.M.et al.Anaerobie treatment of recycled paper mill effluent with the internal circulation reactor,6^th IAWQ Symposium on Forest Industry Wastewaters,Tampere,Finland,6-10 June 1999

7 Habets,L.H.A.et al.Zero Effluent by Application of biological Treatment at High Temperature,Research Report,Sponsored by the Dutch Program EET(Ecology,Economy and Technology).1999

8 賀延齡．廢紙紙漿造紙的封閉循環(huán)和零排放．中華紙業(yè)，2001，22（2）：13－16

9 Habets,L.H.A.Introduction of the IC Reactor in the Paper Industry.Technica Report,Pqques BV,The Nethe lands.1999

【一、概述】
IC（internal circulation）反應(yīng)器是新一代高效厭氧反應(yīng)器，廢水在反應(yīng)器中自下而上流動，污染物被細菌吸附并降解，凈化過的水從反應(yīng)器上部流出。
IC反應(yīng)器在處理中低濃度廢水時，反應(yīng)器的進水容積負荷率可提高至20～24kgCOD/(m3.d)；處理高
濃度有機廢水時，進水容積負荷率可提高到35～50kgCOD/(m3.d)；與UASB反應(yīng)器相比，在獲得相同處理效果的條件下，IC反應(yīng)器具有更高的進水容積負荷率和污泥負荷率，IC反應(yīng)器的平均升流速度可達處理同類廢水UASB反應(yīng)器的20倍，在處理低濃度廢水時，HRT可縮短至2.0～2.5h，使反應(yīng)器的容積更加小型化，因此更加具有優(yōu)勢，
【二、IC與UASB區(qū)別】
隨著國家對環(huán)保的日益重視，公司在廢水末端處理方面也進行了大量的資金投入，如在造紙二部和板紙公司廢水厭氧處理技術(shù)的應(yīng)用足以證明。廢水的厭氧處理技術(shù)以其運行成本低、節(jié)約能源、污泥易于處理等優(yōu)點在廢水處理中正發(fā)揮著越來越大的作用。
UASB與IC在運行上較大的差別表現(xiàn)在抗沖擊負荷方面，IC可以通過內(nèi)循環(huán)自動稀釋進水，有效保證了第一反應(yīng)室的進水濃度的穩(wěn)定性。其次是它僅需要較短的停留時間，對可生化性好的廢水的確是優(yōu)點。大家同意因為IC運行穩(wěn)定，抗沖擊負荷效果好，容積負荷高，投資省等許多優(yōu)于UASB的優(yōu)點，是否就應(yīng)該因此而放棄再選用UASB了呢？
IC缺點尤其在污水可生化性不是太好的情況下，由于水力停留時間比較短去除率遠沒有UASB高，增加了好氧的負擔(dān)。另外，IC由于氣體內(nèi)循環(huán)，特別是對進水水質(zhì)不太穩(wěn)定的廠，導(dǎo)致IC出水水量極不穩(wěn)定，出水水質(zhì)也相對不穩(wěn)定，有時可能還會出現(xiàn)短暫不出水現(xiàn)象，對后序處理工藝是有影響的。UASB比IC突出優(yōu)點就是去除率高，出水水質(zhì)相對穩(wěn)定。但IC優(yōu)點還是很多的，特別是對于高SS進水，比UASB有明顯優(yōu)勢，由于IC上升流速很大，SS不會在反應(yīng)器內(nèi)大量積累，污泥可以保持較高活性。對于有毒廢水也是如此！
IC運行溫度的設(shè)計完全和UASB一樣，在調(diào)試運行上和UASB區(qū)別不大，只是在剛進水調(diào)試時盡可能采用水力負荷高些，然后逐步交互提升水力、有機負荷，盡可能在負荷提升過程中保證第一反應(yīng)室上升流速大于10m/小時，但較大水力負荷較好控制在20m/小時以下，這樣即保證第一反應(yīng)室污泥床的傳質(zhì)效果，也避免污泥流失．冬季進水管道及反應(yīng)器較好保保溫，因為厭氧菌對溫度波動特敏感，對負荷波動適應(yīng)要相對好的多．其實IC的調(diào)試比UASB要好調(diào)的多，能調(diào)試好UASB的，應(yīng)該調(diào)試好IC沒有太大問題．不是應(yīng)為上升流速大，會不好控制而延長調(diào)試周期．IC它對進水水質(zhì)的要求僅是相對穩(wěn)定就行，它要求高的上升流速僅是滿足第一反應(yīng)室污泥床處于膨化狀態(tài)，加大傳質(zhì)效果，IC的高度較高，你不必太擔(dān)心會有污泥流失，因為內(nèi)部它有兩層三相分離，更何況第一反應(yīng)室產(chǎn)氣量較大，絕大部分沼氣被第一反應(yīng)室分離收集提升到頂部的氣水分離氣包進行氣與泥水的分離．第二反應(yīng)室氣量少泥水更易分離沉降．若接種顆粒污泥基本一個月便可達到設(shè)計負荷是沒有問題的，絮狀污泥可能需三到五個月．
【三、結(jié)構(gòu)組成】
它相似由2層UASB反應(yīng)器串聯(lián)而成。按功能劃分，反應(yīng)器由下而上共分為5個區(qū)：混合區(qū)、第1厭氧區(qū)、第2厭氧區(qū)、沉淀區(qū)和氣液分離區(qū)。
1）混合區(qū)：反應(yīng)器底部進水、顆粒污泥和氣液分離區(qū)回流的泥水混合物有效地在此區(qū)混合。
2）第1厭氧區(qū)：混合區(qū)形成的泥水混合物進入該區(qū)，在高濃度污泥作用下，大部分有機物轉(zhuǎn)化為沼氣�；旌弦荷仙�流和沼氣的劇烈擾動使該反應(yīng)區(qū)內(nèi)污泥呈膨脹和流化狀態(tài)，加強了泥水表面接觸，污泥由此而保持著高的活性。隨著沼氣產(chǎn)量的增多，一部分泥水混合物被沼氣提升至頂部的氣液分離區(qū)。
3）第2厭氧區(qū)：經(jīng)第1厭氧區(qū)處理后的廢水，除一部分被沼氣提升外，其余的都通過三相分離器進入第2厭氧區(qū)。該區(qū)污泥濃度較低，且廢水中大部分有機物已在第1厭氧區(qū)被降解，因此沼氣產(chǎn)生量較少。沼氣通過沼氣管導(dǎo)入氣液分離區(qū)，對第2厭氧區(qū)的擾動很小，這為污泥的停留提供了有利條件。
4）沉淀區(qū)：第2厭氧區(qū)的泥水混合物在沉淀區(qū)進行固液分離，上清液由出水管排走，沉淀的顆粒污泥返回第2厭氧區(qū)污泥床。
5）氣液分離區(qū)：被提升的混合物中的沼氣在此與泥水分離并導(dǎo)出處理系統(tǒng)，泥水混合物則沿著回流管返回到較下端的混合區(qū)，與反應(yīng)器底部的污泥和進水充分混合，實現(xiàn)了混合液的內(nèi)部循環(huán)。
從IC反應(yīng)器工作原理中可見，反應(yīng)器通過2層三相分離器來實現(xiàn)，獲得高污泥濃度；通過大量沼氣和內(nèi)循環(huán)的劇烈擾動，使泥水充分接觸，獲得良好的傳質(zhì)效果。
【四、工作過程】
   IC反應(yīng)器外形是立式罐體，高度從16米到28米,，直徑從1.5米到15米。需要處理的廢水使用高效的配水系統(tǒng)由反應(yīng)器底部泵入反應(yīng)器，與反應(yīng)器內(nèi)的厭氧顆粒污泥混合。
1）在反應(yīng)器下部主處理區(qū)
2），絕大部分有機物質(zhì)被轉(zhuǎn)化為甲烷和二氧化碳。這些混合氣體（或者叫做沼氣）由下部的三相分離器
3）收集。產(chǎn)生的“氣提”帶動水流通過上升管
4）進入反應(yīng)器頂部的氣液分離器
5）沼氣從這個分離器中溢出反應(yīng)器，水流經(jīng)過下降管
6）回到反應(yīng)器的底部�；�于這個原理：反應(yīng)器被命名為內(nèi)循環(huán)反應(yīng)器。在上部的精處理區(qū)，廢水被進一步處理
7）沼氣在精處理階段的液相中脫離出來，接著被上部的三相分離器收集，處理過的水從反應(yīng)器頂部排出。
【五、優(yōu)點】
IC 反應(yīng)器的構(gòu)造及其工作原理決定了其在控制厭氧處理影響因素方面比其它反應(yīng)器更具有優(yōu)勢。
1）容積負荷高：IC反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度高，微生物量大，且存在內(nèi)循環(huán)，傳質(zhì)效果好，進水有機負荷可超過普通厭氧反應(yīng)器的3倍以上。
2）節(jié)省投資和占地面積：IC 反應(yīng)器容積負荷率高出普通UASB 反應(yīng)器3倍左右，其體積相當(dāng)于普通反應(yīng)器的1/4—1/3 左右，大大降低了反應(yīng)器的基建投資；而且IC反應(yīng)器高徑比很大（一般為4—8），所以占地面積少。
3）抗沖擊負荷能力強：處理低濃度廢水（COD=2000—3000mg/L）時，反應(yīng)器內(nèi)循環(huán)流量可達進水量的2—3 倍；處理高濃度廢水（COD=10000—15000mg/L）時，內(nèi)循環(huán)流量可達進水量的10—20倍。大量的循環(huán)水和進水充分混合，使原水中的有害物質(zhì)得到充分稀釋，大大降低了毒物對厭氧消化過程的影響。
4）抗低溫能力強：溫度對厭氧消化的影響主要是對消化速率的影響。IC反應(yīng)器由于含有大量的微生物，溫度對厭氧消化的影響變得不再顯著和嚴重。通常IC反應(yīng)器厭氧消化可在常溫條件（20—25 ℃）下進行，這樣減少了消化保溫的困難，節(jié)省了能量。
5）具有緩沖pH值的能力：內(nèi)循環(huán)流量相當(dāng)于第1 厭氧區(qū)的出水回流，可利用COD轉(zhuǎn)化的堿度，對pH值起緩沖作用，使反應(yīng)器內(nèi)pH值保持較佳狀態(tài)，同時還可減少進水的投堿量。
6）內(nèi)部自動循環(huán)，不必外加動力：普通厭氧反應(yīng)器的回流是通過外部加壓實現(xiàn)的，而IC 反應(yīng)器以自身產(chǎn)生的沼氣作為提升的動力來實現(xiàn)混合液內(nèi)循環(huán)，不必設(shè)泵強制循環(huán)，節(jié)省了動力消耗。
7）出水穩(wěn)定性好：利用二級UASB串聯(lián)分級厭氧處理，可以補償厭氧過程中K s高產(chǎn)生的不利影響。Van Lier[6]在1994年證明，反應(yīng)器分級會降低出水VFA濃度，延長生物停留時間，使反應(yīng)進行穩(wěn)定。
8）啟動周期短：IC反應(yīng)器內(nèi)污泥活性高，生物增殖快，為反應(yīng)器快速啟動提供有利條件。IC反應(yīng)器啟動周期一般為1～2個月，而普通UASB啟動周期長達4～6個月[7]。
9）沼氣利用價值高：反應(yīng)器產(chǎn)生的生物氣純度高，CH4為70%～80%，CO2為20%～30%，其它有機物為1%～5%，可作為燃料加以利用
IC 反應(yīng)器當(dāng)前在造紙行業(yè)應(yīng)用較多的是用各類廢紙作原料的造紙企業(yè)，處理的目的包括實現(xiàn)一般的達標(biāo)排放，通過治理后的廢水回用，從而達到節(jié)水和治污的雙重目的。
【六、適用范圍】
IC厭氧反應(yīng)器是一種高效的多級內(nèi)循環(huán)反應(yīng)器，為第三代厭氧反應(yīng)器的代表類型(UASB為第二代厭氧反應(yīng)器的代表類型)，與第二代厭氧反應(yīng)器相比，它具有占地少、有機負荷高、抗沖擊能力更強，性能更穩(wěn)定、操作管理更簡單。當(dāng)COD為10000-15000mg/1時的高濃度有機廢水;第二代UASB反應(yīng)器一般容積負荷為5-8kgCOD/m3;第三代AIC厭氧反應(yīng)器容積負荷率可達15-30kgCOD/m3。
IC厭氧反應(yīng)器適用于有機高濃度廢水，如，玉米淀粉廢水、檸檬酸廢水、啤酒廢水、土豆加工廢水、酒精廢水。
IC反應(yīng)器廣泛應(yīng)用于：啤酒、發(fā)酵、造紙、食品、飲料及化工等行業(yè)，