+86-15267462807
Jazyk
Digestor odpadovej vody premieňa biologicky odbúrateľné pevné látky na stabilnejší prúd biopevných látok a zároveň produkuje bioplyn bohatý na metán. V komunálnych čistiarňach odpadových vôd sa po primárnej a sekundárnej separácii pevných látok bežne používa anaeróbna digescia na zníženie prchavých pevných látok, zápachov, hladín patogénov a množstva kalu vyžadujúceho konečnú manipuláciu.
Spoľahlivé vyhnívanie však závisí od oveľa viac, ako je len umiestnenie kalu do bezkyslíkatej nádrže. Teplota, hydraulický retenčný čas, organické zaťaženie, miešanie, zásaditosť a konzistencia krmiva, to všetko ovplyvňuje mikrobiálnu populáciu, ktorá v konečnom dôsledku produkuje metán.
Pre prevádzkovateľov a projektantov čistiarní odpadových vôd je pochopenie týchto vzťahov nevyhnutné pri hodnotení kapacity digestora, odstraňovaní problémov s nestabilnou prevádzkou alebo zvažovaní obnovy bioplynu a obnoviteľnej výroby zemného plynu.
Anaeróbna digescia je proces biologickej konverzie, ktorý vykonáva niekoľko skupín mikroorganizmov, ktoré pracujú postupne. Proces je zvyčajne opísaný v štyroch etapách.
1. Hydrolýza
Veľké organické molekuly, ako sú bielkoviny, sacharidy a tuky, nemôžu byť priamo využité mnohými anaeróbnymi mikroorganizmami. Počas hydrolýzy ich extracelulárne enzýmy štiepia na menšie rozpustné zlúčeniny, ako sú aminokyseliny, cukry a mastné kyseliny.
Hydrolýza sa môže stať krokom obmedzujúcim rýchlosť, keď kal obsahuje pomaly biologicky odbúrateľné častice.
2. Acidogenéza
Acidogénne baktérie premieňajú rozpustné zlúčeniny na prchavé mastné kyseliny (VFA), alkoholy, vodík, oxid uhličitý, amoniak a iné medziprodukty.
Táto fáza nastáva pomerne rýchlo. Ak sa produkcia kyseliny stane rýchlejšou, ako môže metanogénna populácia spotrebovať medziprodukty, VFA sa hromadia a pH digestora môže klesnúť.
3. Acetogenéza
Acetogénne organizmy premieňajú vyššie VFA a alkoholy primárne na acetát, vodík a oxid uhličitý. Tieto zlúčeniny sa stávajú hlavnými substrátmi pre mikroorganizmy tvoriace metán.
4. Metanogenéza
Metanogénne archaea premieňajú acetát a vodík/oxid uhličitý na metán. Rastú pomalšie a sú citlivejšie na teplotu, pH, toxické zlúčeniny a náhle zmeny zaťaženia ako mnohé kyselinotvorné organizmy.
Celkovým cieľom preto nie je jednoducho „rozklad“. Dobre fungujúci digestor udržuje všetky štyri biologické stupne v rovnováhe, takže prchavé tuhé látky sú stabilizované namiesto toho, aby sa umožnilo hromadeniu medziproduktov.
EPA poznamenáva, že anaeróbna digescia stabilizuje pevné častice odpadovej vody, znižuje zápach a patogény a premieňa časť frakcie prchavých pevných látok na bioplyn.
Pre manažment biomasy v USA, 38% zníženie prchavých pevných látok je tiež dôležitým benchmarkom, pretože je to jedna metóda špecifikovaná v 40 CFR 503.33 na preukázanie zníženia príťažlivosti vektora.
Digestory odpadových vôd sa vyberajú podľa charakteristík kalu, koncentrácie pevných látok, pôdorysu miesta, rýchlosti nakladania a požadovaného zhodnotenia energie.
Kontinuálne miešaný tankový reaktor, príp CSTR , je jednou z najznámejších konfigurácií pre komunálny kal z odpadových vôd.
Miešanie udržuje pevné látky suspendované, distribuuje teplo a prichádzajúce krmivo a znižuje lokalizované kyslé alebo teplotné gradienty. Vykurovacie systémy sa bežne používajú na udržanie stabilnej prevádzkovej teploty.
Pre mezofilné vyhnívanie komunálneho kalu je teplota blízka 35 °C (95 °F) je široko používaný. Usmernenie EPA historicky spája približne 15 dní doby zdržania pri 35 °C v úplne zmiešanom vysokorýchlostnom digestore s podmienkami schopnými dosiahnuť podstatné zníženie prchavých tuhých látok.
Skutočný návrh HRT je často dlhší a mal by vychádzať z charakteristík kalu, zaťaženia tuhými látkami, teploty, redundancie a cieľov úpravy.
An vzostupný anaeróbny kalový mrak (UASB) reaktor funguje inak. Odpadová voda prúdi nahor cez hustý anaeróbny kalový mrak obsahujúci granulovanú alebo vločkovitú biomasu.
Systémy UASB sú obzvlášť atraktívne pre priemyselné odpadové vody s relatívne vysokou pevnosťou, pretože dokážu udržať veľkú koncentráciu aktívnej biomasy pri prevádzke pri pomerne krátkych hydraulických retenčných časoch.
Vo všeobecnosti sú vhodnejšie pre rozpustné alebo ľahko biologicky odbúrateľné odpadové vody ako pre hustý komunálny kal s vysokými koncentráciami nerozpustených látok.
Kryté lagúny poskytujú možnosť s nižšou zložitosťou pre teplé podnebie a určité poľnohospodárske alebo priemyselné odpadové vody. Flexibilný kryt zachytáva generovaný bioplyn, zatiaľ čo lagúna poskytuje tráviaci objem.
Vo všeobecnosti vyžadujú viac pôdy a poskytujú menšiu kontrolu procesu ako vyhrievané zmiešané digestory.
Bez ohľadu na konfiguráciu musí zostať niekoľko parametrov vyvážených:
| Prevádzkový parameter | Typická úvaha |
|---|---|
| Mezofilná teplota | Približne 30-38°C |
| Termofilná teplota | Približne 50-57°C |
| pH digestora | Bežne okolo 6,8–7,5 |
| HRT | Veľmi závisí od typu reaktora, prívodu a teploty |
| OLR | Musí zodpovedať aktívnej biomase a miešacej kapacite |
| Alkalita | Poskytuje vyrovnávaciu pamäť proti akumulácii VFA |
| Miešanie | Zabraňuje stratifikácii, vrstvám spodiny a lokalizovanému preťaženiu |
Tieto čísla by sa mali považovať skôr za prevádzkové východiská než za univerzálne konštrukčné špecifikácie.
Napríklad zvýšenie OLR bez zohľadnenia HRT znamená, že do rovnakého objemu reaktora vstupuje viac biologicky odbúrateľného materiálu. Kyselinotvorné organizmy môžu reagovať rýchlo, zatiaľ čo metanogény nedokážu zvýšiť svoju aktivitu rovnakou rýchlosťou.
Podobne dobré premiešanie nemôže kompenzovať nedostatočné zahrievanie a vysoká zásaditosť nemôže donekonečna kompenzovať silné organické preťaženie.
Stabilné trávenie pochádza z udržiavania kombinované biologické prostredie , pričom sa neoptimalizuje jeden parameter samostatne.
Anaeróbnou digesciou vzniká bioplyn obsahujúci predovšetkým metán a oxid uhličitý spolu s vodnou parou, sírovodíkom a stopovými kontaminantmi.
EPA popisuje surový bioplyn z anaeróbnych systémov ako bežne obsahujúci približne 45-65% metánu , hoci skutočné zloženie silne závisí od suroviny a prevádzky.
V čističkách odpadových vôd môže byť týmto plynom:
Samotný komunálny kal nemusí vždy maximalizovať energetický potenciál existujúceho digestora.
Pridanie vhodného vysokoenergetického organického odpadu, ako sú zvyšky zo spracovania potravín, potravinový odpad, tuky, oleje a mastnota, môže zvýšiť zaťaženie biologicky odbúrateľným uhlíkom a následne zvýšiť produkciu bioplynu.
EPA identifikuje spoločné trávenie ako metódu, ktorá môže zvýšiť produkciu plynu z inak nízko výnosných surovín. Jedno spomenuté zariadenie na odpadovú vodu v USA, ktoré prijíma potravinársky odpad a tuky, oleje a tuky, približne zdvojnásobilo produkciu bioplynu.
To neznamená, že je žiaduce maximálne pridávanie krmiva. Prichádzajúce substráty by sa mali hodnotiť z hľadiska:
Surový vyhnívací plyn nie je bežne vhodný na priame vstrekovanie do plynovodu zemného plynu.
Typická modernizácia zahŕňa niekoľko fáz liečby:
Odstránenie sírovodíka: Médiá na báze železa, aktívne uhlie, biologické odsírenie alebo iné technológie odstraňujú korozívny H2S.
Odstránenie vlhkosti: Chladenie, kondenzácia, sušenie alebo adsorpcia znižuje vodnú paru.
Separácia CO2: Membránová separácia, adsorpcia s kolísaním tlaku, čistenie vodou alebo chemická absorpcia môžu zvýšiť koncentráciu metánu.
Kontrola stopových kontaminantov: Siloxány a VOC môžu tiež vyžadovať odstránenie v závislosti od zdroja odpadovej vody a konečnej špecifikácie plynu.
EPA uvádza, že modernizovaný RNG vo všeobecnosti obsahuje najmenej 90 % metánu, zatiaľ čo RNG vstrekovaný potrubím bežne dosahuje približne 96-98% metánu v súlade so špecifikáciami kvality plynu prijímajúcej spoločnosti.
V prípade amerických projektov môže kvalifikácia obnoviteľného CNG alebo LNG vyrobeného z bioplynu z komunálnych vyhnívacích nádrží tiež spadať pod schválené cesty v rámci federálneho štandardu pre obnoviteľné palivo.
Prevádzkovatelia by mali reagovať na trendy ešte pred kolapsom produkcie metánu.
Penenie may result from filamentous organisms in the incoming sludge, rapid gas release, inadequate mixing, sudden loading changes, high concentrations of fats or proteins, or poor solids withdrawal.
Medzi varovné signály patria:
Nápravné opatrenia môžu zahŕňať zníženie zaťaženia, zlepšenie distribúcie miešania, riadenie problematických surovín, úpravu odberu kalu a mechanickú kontrolu perzistentnej peny.
Náhly nárast organickej záťaže často zvyšuje produkciu kyseliny skôr, ako môžu organizmy tvoriace metán reagovať.
VFA sa začína hromadiť, zásaditosť sa spotrebováva a pH nakoniec klesá.
však Samotné pH je neskorým indikátorom pretože bikarbonátové vyrovnávanie môže skrývať vznikajúcu nestabilitu.
Operátori preto bežne sledujú VFA spolu s celkovou alebo bikarbonátovou alkalitou. Neustále rastúce Pomer VFA k zásaditosti je zvyčajne dôležitejšie ako jedno izolované čítanie. Ako praktické prevádzkové pravidlo platí, že hodnoty pod približne 0,3 vo všeobecnosti naznačujú pohodlné ukladanie do vyrovnávacej pamäte, zatiaľ čo pretrvávajúci pohyb smerom k približne 0,4–0,5 alebo vyšším by mal spustiť vyšetrovanie. Historické trendy špecifické pre danú lokalitu by mali mať vždy prednosť pred univerzálnym alarmovým bodom.
Možné odpovede zahŕňajú:
Suroviny bohaté na bielkoviny uvoľňujú amoniak, zatiaľ čo odpad obsahujúci síru môže vytvárať sírovodík.
Toxická frakcia amoniaku silne závisí od pH a teploty, takže koncentrácia celkového amoniaku, ktorá úspešne funguje v jednom zariadení, môže spôsobiť inhibíciu za rôznych podmienok.
Sulfid predstavuje biologické aj prevádzkové problémy, pretože rozpustený sulfid môže inhibovať mikroorganizmy, zatiaľ čo plynný H2S spôsobuje vážne problémy s koróziou a bezpečnosťou.
Trendy percento metánu, CO2, H2S, VFA, zásaditosť, pH, produkcia plynu a dávkovanie spolu poskytuje oveľa silnejší systém včasného varovania ako spoliehanie sa len na objem plynu.
Anaeróbna digescia neodstraňuje kal. Premieňa biologicky odbúrateľný organický materiál, pričom zanecháva stabilizovaný digestát obsahujúci vodu, zvyškové pevné látky, dusík, fosfor a anorganický materiál.
Po digescii čističky odpadových vôd bežne používajú odstredivky, pásové filtračné lisy, závitovkové lisy alebo iné odvodňovacie zariadenia na zníženie objemu prepravy.
Kvapalný odstredený koncentrát alebo filtrát normálne vracia značné množstvo amoniaku a rozpustného fosforu do procesu čistenia odpadových vôd. Vo väčších zariadeniach môžu tieto vedľajšie prúdy živín ospravedlniť samostatné spracovanie dusíkom alebo regeneráciu fosforu.
Jednou z čoraz dôležitejších možností je skôr získavanie fosforu ako použiteľného fosfátového produktu než umožnenie nekontrolovaného zrážania struvitov v potrubiach, čerpadlách a odvodňovacích zariadeniach.
Pri navrhovaní procesu sa musí zvážiť aj likvidácia biologických pevných látok.
Podľa pravidiel EPA v USA Trieda A a trieda B sa týkajú predovšetkým požiadaviek na redukciu patogénov a nesú rôzne požiadavky na obhospodarovanie pôdy. Biologické pevné látky triedy B môžu stále obsahovať zistiteľné patogény, a preto vyžadujú obmedzenia miesta, zatiaľ čo biologické pevné látky triedy A spĺňajú prísnejšie požiadavky na redukciu patogénov.
Samotná anaeróbna digescia by sa preto nemala automaticky označovať ako produkcia „biopevných látok triedy A“. Konečnú klasifikáciu určuje kompletný sled úpravy a príslušné kritériá podľa časti 503.
Spustenie by malo byť postupné.
Praktická postupnosť zahŕňa:
Okamžité naplnenie nového digestora do plnej projektovanej kapacity môže umožniť, aby produkcia kyseliny predbehla rozvíjajúcu sa metanogénnu populáciu.
Z ekonomického hľadiska preto najlepším vyhnívacím zariadením odpadových vôd nie je nevyhnutne reaktor produkujúci maximum možného bioplynu. Prevádzkovatelia by mali porovnávať energiu na vykurovanie a miešanie, úspory pri likvidácii pevných látok, spotrebu chemikálií, údržbu, využitie bioplynu, úpravu vedľajšieho prúdu živín a potenciálny príjem RNG alebo energie ako jednu integrovanú rovnováhu.
Výkon digestora začína presnou charakterizáciou odpadovej vody a kalu.
Pred výberom reaktora, zmiešavacieho systému, jednotky na úpravu plynu alebo súvisiaceho zariadenia na čistenie odpadových vôd definujte očakávané zaťaženie tuhými látkami, charakteristiky CHSK, teplotu, obsah síry a dusíka, požiadavku na HRT, konečnú cestu biopevných látok a zamýšľané použitie bioplynu.
Hangzhou Nihao Environmental Tech Co., Ltd. dodáva produkty na čistenie odpadových vôd a podporuje projekty komunálneho a priemyselného čistenia s procesne orientovaným výberom zariadení.
Ak plánujete nový systém čistenia odpadových vôd alebo modernizáciu existujúceho biologického procesu, kontaktujte Voda Nihao s vaším prietokom, charakteristikami odpadovej vody, cieľom čistenia a existujúcimi informáciami o procese. Náš tím môže pomôcť vyhodnotiť vhodné konfigurácie čistenia a podporné zariadenia pre celkový vlak čistenia odpadových vôd.
Štyri stupne sú hydrolýza, acidogenéza, acetogenéza a metanogenéza. Zložitý organický materiál sa najskôr premení na rozpustné zlúčeniny, potom na prchavé kyseliny a iné medziprodukty, potom na acetát a vodík a nakoniec na metán a oxid uhličitý.
Mezofilné vyhnívanie bežne funguje okolo 30 – 38 °C, pričom približne 35 °C sa široko používa pre komunálne vyhnívacie kaly. Termofilné trávenie bežne prebieha okolo 50–57 °C. Termofilné systémy môžu poskytnúť rýchlejšie biologické reakcie a väčšiu redukciu patogénov, ale vo všeobecnosti sú citlivejšie na zmeny teploty a procesné poruchy.
HRT určuje, ako dlho zostáva materiál v reaktore, zatiaľ čo OLR predstavuje, koľko organického materiálu sa aplikuje na jednotku objemu reaktora za deň. Nadmerné zaťaženie v kombinácii s nedostatočnou retenciou môže spôsobiť akumuláciu VFA, pretože tvorba kyseliny presahuje kapacitu metanogénnej konverzie.
Penenie may be associated with filamentous organisms, high protein or fat loading, rapid gas production, poor mixing, feed variations, and accumulated scum. Control measures include identifying the source, correcting loading or mixing conditions, managing feedstocks, and removing accumulated foam or scum where necessary.
Surový bioplyn sa čistí, aby sa odstránila voda, sírovodík, oxid uhličitý a kontaminanty, ako sú siloxány a VOC. Technológie môžu zahŕňať aktívne uhlie, železné médiá, membrány, adsorpciu s kolísaním tlaku a systémy čistenia. RNG kvality potrubia zvyčajne vyžaduje oveľa vyššiu koncentráciu metánu ako neupravený plyn z vyhnívania.
Mnoho komunálnych digestorov sa zameriava na zničenie približne 40 – 60 % prchavých tuhých látok v závislosti od biologickej odbúrateľnosti kalu a návrhu procesu. V Spojených štátoch je 38% zníženie prchavých tuhých látok obzvlášť dôležité, pretože je to jedna z možností EPA na preukázanie zníženia príťažlivosti vektora podľa 40 CFR časť 503.
Medzi hlavné nebezpečenstvá patrí riziko požiaru a výbuchu metánu, toxicita sírovodíka, atmosféra s nedostatkom kyslíka, stlačený plyn, stiesnené priestory a pohybujúce sa zariadenia. Zariadenia by mali používať vhodnú detekciu plynov, ventiláciu, ochranu pred tlakom a vákuom, kontrolu plameňa, elektrickú klasifikáciu, postupy v stiesnených priestoroch, systémy núdzového vypnutia a prevádzkové postupy špecifické pre dané miesto. Príslušné požiadavky OSHA, požiarne predpisy, elektrické predpisy a miestne požiadavky by sa mali preveriť počas návrhu a prevádzky systému.
86 - 571 - 88647609
+ 86-15267462807
Angličtina
عربي
español