+86-15267462807
Jazyk
Digestor odpadních vod přeměňuje biologicky odbouratelné pevné látky na stabilnější proud biologických pevných látek a zároveň produkuje bioplyn bohatý na metan. V komunálních čistírnách odpadních vod se po primární a sekundární separaci pevných látek běžně používá anaerobní vyhnívání ke snížení těkavých pevných látek, pachů, úrovní patogenů a množství kalu vyžadujícího konečnou manipulaci.
Spolehlivé vyhnívání však závisí na mnohem více než na umístění kalu do nádrže bez kyslíku. Teplota, hydraulická retenční doba, organické zatížení, míchání, zásaditost a konzistence krmiva, to vše ovlivňuje mikrobiální populaci, která nakonec produkuje metan.
Pro provozovatele a projektanty čištění odpadních vod je pochopení těchto vztahů zásadní při hodnocení kapacity vyhnívací nádrže, odstraňování problémů s nestabilním provozem nebo zvažování využití bioplynu a obnovitelné výroby zemního plynu.
Anaerobní digesce je proces biologické konverze prováděný několika skupinami mikroorganismů, které pracují postupně. Proces je obvykle popsán ve čtyřech fázích.
1. Hydrolýza
Velké organické molekuly, jako jsou bílkoviny, sacharidy a tuky, nemohou být přímo využity mnoha anaerobními mikroorganismy. Během hydrolýzy je extracelulární enzymy štěpí na menší rozpustné sloučeniny, jako jsou aminokyseliny, cukry a mastné kyseliny.
Hydrolýza se může stát krokem omezujícím rychlost, když kal obsahuje pomalu biologicky odbouratelné částice.
2. Acidogeneze
Acidogenní bakterie přeměňují rozpustné sloučeniny na těkavé mastné kyseliny (VFA), alkoholy, vodík, oxid uhličitý, amoniak a další meziprodukty.
Tato fáze nastává poměrně rychle. Pokud se produkce kyseliny stane rychlejší, než může následná metanogenní populace spotřebovat meziprodukty, VFA se hromadí a pH fermentoru může klesnout.
3. Acetogeneze
Acetogenní organismy přeměňují vyšší VFA a alkoholy primárně na acetát, vodík a oxid uhličitý. Tyto sloučeniny se stávají hlavními substráty pro mikroorganismy tvořící metan.
4. Metanogeneze
Methanogenní archaea přeměňují acetát a vodík/oxid uhličitý na metan. Rostou pomaleji a jsou citlivější na teplotu, pH, toxické sloučeniny a náhlé změny zatížení než mnoho kyselinotvorných organismů.
Celkovým cílem tedy není pouze „rozklad“. Dobře fungující vyhnívací nádrž udržuje všechny čtyři biologické stupně v rovnováze, takže těkavé pevné látky jsou stabilizovány místo toho, aby se umožnilo akumulaci přechodných kyselin.
EPA poznamenává, že anaerobní vyhnívání stabilizuje pevné částice odpadních vod, snižuje pachy a patogeny a přeměňuje část frakce těkavých pevných látek na bioplyn.
Pro správu biomasy v USA, 38% snížení těkavých pevných látek je také důležitým měřítkem, protože je to jedna metoda specifikovaná v 40 CFR 503.33 pro demonstraci snížení přitažlivosti vektorů.
Vyhnívací nádrže na odpadní vody se vybírají podle charakteristik kalu, koncentrace pevných látek, půdorysu lokality, rychlosti plnění a požadované regenerace energie.
Kontinuálně míchaný tankový reaktor, popř CSTR , je jednou z nejznámějších konfigurací pro kaly z komunálních odpadních vod.
Míchání udržuje pevné látky suspendované, distribuuje teplo a vstupní krmivo a snižuje lokalizované kyselé nebo teplotní gradienty. Pro udržení stabilní provozní teploty se běžně používají topné systémy.
Pro mezofilní vyhnívání komunálního kalu je teplota blízká 35 °C (95 °F) je široce používán. Pokyny EPA historicky spojují přibližně 15 dní doby zdržení při 35 °C ve zcela smíšeném vysokorychlostním autoklávu s podmínkami schopnými dosáhnout podstatného snížení těkavých pevných látek.
Skutečný návrh HRT je často delší a měl by být založen na charakteristikách kalu, zatížení pevnými látkami, teplotě, redundanci a cílech úpravy.
An vzestupný anaerobní kalový mrak (UASB) reaktor funguje jinak. Odpadní voda proudí vzhůru přes hustý anaerobní kalový mrak obsahující granulovanou nebo vločkovitou biomasu.
Systémy UASB jsou obzvláště atraktivní pro průmyslové odpadní vody s relativně vysokou pevností, protože dokážou zadržet velkou koncentraci aktivní biomasy při provozu při poměrně krátkých hydraulických retenčních časech.
Obecně jsou vhodnější pro rozpustné nebo snadno biologicky rozložitelné odpadní vody než pro husté komunální kaly obsahující vysoké koncentrace nerozpuštěných látek.
Kryté laguny poskytují možnost s nižší složitostí pro teplé klima a určité zemědělské nebo průmyslové odpadní vody. Flexibilní kryt zachycuje vytvořený bioplyn, zatímco laguna poskytuje objem pro trávení.
Obecně vyžadují více půdy a poskytují menší řízení procesu než vyhřívané smíšené vyhnívací nádrže.
Bez ohledu na konfiguraci musí zůstat několik parametrů vyvážených:
| Provozní parametr | Typická úvaha |
|---|---|
| Mezofilní teplota | Přibližně 30–38 °C |
| Termofilní teplota | Přibližně 50–57 °C |
| pH digestoře | Běžně kolem 6,8–7,5 |
| HRT | Velmi závisí na typu reaktoru, nástřiku a teplotě |
| OLR | Musí odpovídat aktivní biomasě a kapacitě míchání |
| Alkalita | Poskytuje vyrovnávací paměť proti akumulaci VFA |
| Míchání | Zabraňuje stratifikaci, vrstvám spodiny a lokalizovanému přetížení |
Tato čísla by měla být považována spíše za provozní výchozí body než za univerzální konstrukční specifikace.
Například zvýšení OLR bez zohlednění HRT znamená, že do stejného objemu reaktoru vstupuje více biologicky odbouratelného materiálu. Kyselinotvorné organismy mohou reagovat rychle, zatímco methanogeny nemohou zvýšit svou aktivitu stejnou rychlostí.
Stejně tak dobré promíchání nemůže kompenzovat nedostatečné zahřívání a vysoká alkalita nemůže donekonečna kompenzovat silné organické přetížení.
Stabilní trávení pochází z udržování kombinované biologické prostředí , neoptimalizace jednoho parametru samostatně.
Anaerobní digescí vzniká bioplyn obsahující především metan a oxid uhličitý spolu s vodní párou, sirovodíkem a stopovými kontaminanty.
EPA popisuje surový bioplyn z anaerobních systémů jako běžně obsahující přibližně 45–65 % metanu i když skutečné složení silně závisí na surovině a provozu.
V čističkách odpadních vod může být tímto plynem:
Samotný komunální kal nemusí vždy maximalizovat energetický potenciál stávající vyhnívací nádrže.
Přidání vhodného vysokoenergetického organického odpadu, jako jsou zbytky z potravinářského zpracování, potravinářský odpad, tuky, oleje a tuky, může zvýšit zatížení biologicky odbouratelným uhlíkem a následně zvýšit produkci bioplynu.
EPA identifikuje společné trávení jako metodu, která může zvýšit produkci plynu z jinak málo výtěžných surovin. Jedno citované zařízení pro odpadní vody v USA, které přijímá potravinářský odpad a tuky, oleje a tuky, přibližně zdvojnásobilo svou produkci bioplynu.
To neznamená, že je žádoucí maximální přidávání krmiva. Vstupní substráty by měly být hodnoceny z hlediska:
Surový vyhnívací plyn není běžně vhodný pro přímé vstřikování do plynovodu zemního plynu.
Typická modernizace zahrnuje několik fází léčby:
Odstraňování sirovodíku: Média na bázi železa, aktivní uhlí, biologické odsíření nebo jiné technologie odstraňují korozivní H2S.
Odstraňování vlhkosti: Chlazení, kondenzace, sušení nebo adsorpce snižuje množství vodní páry.
Separace CO2: Koncentraci metanu může zvýšit separace membrán, adsorpce s kolísáním tlaku, čištění vodou nebo chemická absorpce.
Kontrola stopových kontaminantů: Siloxany a VOC mohou také vyžadovat odstranění v závislosti na zdroji odpadní vody a konečné specifikaci plynu.
EPA uvádí, že modernizovaný RNG obecně obsahuje alespoň 90 % metanu, zatímco RNG vstřikovaný potrubím běžně dosahuje přibližně 96–98 % metanu , v souladu se specifikacemi kvality plynu přijímající společnosti.
Pro projekty v USA může kvalifikační obnovitelný CNG nebo LNG vyrobený z bioplynu z komunálních vyhnívacích nádrží odpadních vod také spadat pod schválené cesty v rámci federálního standardu pro obnovitelné palivo.
Operátoři by měli reagovat na trendy dříve, než produkce metanu zkolabuje.
Pění 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.
Mezi varovné signály patří:
Nápravná opatření mohou zahrnovat snížení zatížení, zlepšení distribuce míchání, řízení problematických surovin, úpravu odběru kalu a mechanickou kontrolu perzistentní pěny.
Náhlý nárůst organické zátěže často zvyšuje produkci kyseliny dříve, než mohou organismy tvořící metan reagovat.
VFA se začnou hromadit, alkalita se spotřebovává a pH nakonec klesá.
Nicméně, Samotné pH je pozdním indikátorem protože bikarbonátová vyrovnávací paměť může skrývat vyvíjející se nestabilitu.
Operátoři proto běžně sledují VFA společně s celkovou nebo hydrogenuhličitanovou alkalitou. A neustále rostoucí Poměr VFA k zásaditosti je obvykle důležitější než jedno izolované čtení. Jako praktické provozní pravidlo platí, že hodnoty pod zhruba 0,3 obecně indikují pohodlné ukládání do vyrovnávací paměti, zatímco trvalý pohyb směrem k přibližně 0,4–0,5 nebo vyšším by měl zahájit vyšetřování. Historické trendy specifické pro dané místo by měly mít vždy přednost před univerzálním alarmovým bodem.
Mezi možné odpovědi patří:
Suroviny bohaté na bílkoviny uvolňují čpavek, zatímco odpad obsahující síru může vytvářet sirovodík.
Toxická frakce amoniaku silně závisí na pH a teplotě, takže koncentrace celkového amoniaku, která úspěšně funguje v jednom zařízení, může způsobit inhibici za různých podmínek.
Sulfid představuje biologické i provozní problémy, protože rozpuštěný sulfid může inhibovat mikroorganismy, zatímco plynný H2S způsobuje vážné problémy s korozí a bezpečností.
Trendy procento metanu, CO2, H2S, VFA, alkalita, pH, produkce plynu a plnění dohromady poskytuje mnohem silnější systém včasného varování než spoléhání se pouze na objem plynu.
Anaerobní vyhnívání neodstraňuje kal. Převádí biologicky odbouratelný organický materiál a zanechává stabilizovaný digestát obsahující vodu, zbytkové pevné látky, dusík, fosfor a anorganický materiál.
Po digesci čistírny odpadních vod běžně používají odstředivky, pásové filtrační lisy, šnekové lisy nebo jiné odvodňovací zařízení ke snížení objemu přepravy.
Kapalný odstředěný nebo filtrát normálně vrací značné množství amoniaku a rozpustného fosforu do procesu čištění odpadních vod. Ve větších zařízeních mohou tyto vedlejší zátěže živinami ospravedlnit oddělenou úpravu dusíkem nebo regeneraci fosforu.
Jednou stále důležitější možností je regenerace fosforu jako použitelného fosfátového produktu spíše než umožnění nekontrolovaného srážení struvitů v potrubí, čerpadlech a odvodňovacích zařízeních.
Při navrhování procesu je také třeba vzít v úvahu likvidaci biologických pevných látek.
Podle pravidel U.S. EPA Třída A a třída B odkazují především na požadavky na redukci patogenů a nesou různé požadavky na management pro aplikaci na půdu. Biologické pevné látky třídy B mohou stále obsahovat detekovatelné patogeny, a proto vyžadují omezení místa, zatímco biologické pevné látky třídy A splňují přísnější požadavky na redukci patogenů.
Samotná anaerobní digesce by proto neměla být automaticky popisována jako produkce „biopevných látek třídy A“. Konečnou klasifikaci určují úplný sled úprav a příslušná kritéria části 503.
Spouštění by mělo být postupné.
Praktická sekvence zahrnuje:
Okamžité naplnění nové digestoře na plnou projektovou kapacitu může umožnit produkci kyseliny předběhnout rozvíjející se metanogenní populaci.
Z ekonomického hlediska tedy není nejlepší vyhnívací nádrží odpadních vod nutně reaktor produkující maximum možného bioplynu. Provozovatelé by měli porovnávat energii na vytápění a míchání, úspory likvidace pevných látek, spotřebu chemikálií, údržbu, využití bioplynu, úpravu vedlejšího proudu živin a potenciální příjem RNG nebo energie jako jednu integrovanou rovnováhu.
Výkon digestoře začíná přesnou charakteristikou odpadních vod a kalů.
Před výběrem reaktoru, směšovacího systému, jednotky na úpravu plynu nebo souvisejícího zařízení na čištění odpadních vod definujte očekávané zatížení pevnými látkami, charakteristiky CHSK, teplotu, obsah síry a dusíku, požadavek na HRT, konečnou cestu biopevných látek a zamýšlené použití bioplynu.
Hangzhou Nihao Environmental Tech Co., Ltd. dodává produkty pro čištění odpadních vod a podporuje projekty komunálního a průmyslového čištění s procesně orientovaným výběrem zařízení.
Pokud plánujete nový systém čištění odpadních vod nebo modernizaci stávajícího biologického procesu, kontaktujte Nihao voda s vaším průtokem, charakteristikami odpadních vod, cílem čištění a stávajícími informacemi o procesu. Náš tým může pomoci vyhodnotit vhodné konfigurace čištění a podpůrné vybavení pro celkovou soupravu čištění odpadních vod.
Čtyři stupně jsou hydrolýza, acidogeneze, acetogeneze a methanogeneze. Složitý organický materiál se nejprve přemění na rozpustné sloučeniny, poté těkavé kyseliny a další meziprodukty, následuje acetát a vodík a nakonec metan a oxid uhličitý.
Mezofilní vyhnívání běžně funguje kolem 30–38 °C, přičemž přibližně 35 °C se široce používá pro komunální vyhnívací nádrže. Termofilní trávení normálně probíhá kolem 50–57 °C. Termofilní systémy mohou zajistit rychlejší biologické reakce a větší redukci patogenů, ale jsou obecně citlivější na změny teploty a poruchy procesu.
HRT určuje, jak dlouho materiál zůstává v reaktoru, zatímco OLR představuje, kolik organického materiálu je aplikováno na jednotku objemu reaktoru za den. Nadměrné zatížení v kombinaci s nedostatečnou retenci může způsobit akumulaci VFA, protože tvorba kyseliny překračuje kapacitu metanogenní konverze.
Pění 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 se čistí, aby se odstranila voda, sirovodík, oxid uhličitý a kontaminanty, jako jsou siloxany a VOC. Technologie mohou zahrnovat aktivní uhlí, železná média, membrány, adsorpci s kolísáním tlaku a systémy čištění. RNG v kvalitě potrubí obvykle vyžaduje mnohem vyšší koncentraci metanu než neupravený vyhnívací plyn.
Mnoho komunálních fermentorů se zaměřuje na zničení 40–60 % těkavých pevných látek v závislosti na biologické rozložitelnosti kalu a návrhu procesu. Ve Spojených státech je 38% snížení těkavých pevných látek zvláště důležité, protože je to jedna z možností EPA pro prokázání snížení přitažlivosti vektorů podle 40 CFR Part 503.
Mezi hlavní nebezpečí patří riziko požáru a výbuchu metanu, toxicita sirovodíku, atmosféry s nedostatkem kyslíku, stlačený plyn, uzavřené prostory a pohybující se zařízení. Zařízení by měla používat vhodnou detekci plynů, ventilaci, tlakovou a vakuovou ochranu, kontrolu plamene, elektrickou klasifikaci, postupy pro stísněné prostory, systémy nouzového vypnutí a provozní postupy specifické pro dané místo. Příslušné požadavky OSHA, požární předpisy, elektrické předpisy a místní požadavky by měly být přezkoumány během návrhu a provozu systému.
86 - 571 - 88647609
+ 86-15267462807
Angličtina
عربي
španělština