内循环IC厌氧反应器工艺是是荷兰PAQUES公司80年代中期开发的专利技术,国内这方面的研究始于90年代末。目前的研究方向主要集中在易降解废水的处理方面,缺乏系统的理论和科学建模思想的指导。IC核心技术是利用反应器所产沼气的提升作用形成内循环,在强化传质的同时提高基质利用效率。作为第三代高效厌氧反应器的代表工艺之一,IC还同时具有高容积负荷、占地少、投资省等突出优点。本文介绍了IC反应器的基本构造和原理,突破了目前研究IC反应器基于高效厌氧反应器必须满足两个基本条件(1.保持大量活性污泥2.良好传质)这一常规,从污泥龄及水力停留时间、水力流态、微生物体的聚合状态这三个崭新角度综合研究IC反应器的设计工艺思想,并突出了其核心内循环技术。本文采用人工葡萄糖配水对自制IC反应器进行启动运行试验,同时考察了IC反应器的启动运行状况、效果及影响因素分析,并在反应器运行结束后观察了污泥状态的变化。试验结果表明:①在维持COD去除率85%以上条件下,反应器最小水力停留时间HRT=9.6h,最高容积负荷可达27.74 kgCOD/(m3.d);结合初次启动期有机物去除率分析可以发现,IC反应器比较适于处理中高浓度2000～3000 mg/L和高浓度10000 mg/L以上废水。②中高浓度时高去除率主要源于IC反应器两级三相分离器的特殊结构设置,将固体停留时间与水力停留时间成功分离,保证了在较高上流速度条件下截留足够量的污泥,内循环作用不是主导因素。而高浓度时源于其内循环独特设计带来的良好传质。这是IC反应器工艺优于其它厌氧反应器的关键所在。③提出菌群微生物细胞生成和基质降解动态平衡假说。在前人研究的基础上,基于Monod方程和反应器理论,建立了IC内循环反应器基质降解动力学模型;同时分析了反应器内的水力流态,建立了一维轴向扩散、全混流、平推流加循环回流的数学模型。该模型只涉及厌氧生化处理的三类微生物:水解发酵菌、产氢产乙酸菌和产甲烷菌;只涉及厌氧消化过程两步基质降解:葡萄糖在产酸菌作用下转化为挥发性脂肪酸,挥发性脂肪酸在产甲烷菌作用下产甲烷,并以沼气产量为纽带将生化过程与引入的各类物化平衡联系起来。采用经验选择和试验测定结合的方法确定了动力学参数,在进水水质和有关参数已知情况下,模型可以预测出水COD和转化率,并以自制IC反应器启动运行稳定时试验所测得的数据验证了模型和假设的可靠性。