A zbiornik do zakwaszania metodą hydrolizyto zaawansowana jednostka biologicznej podczyszczalni szeroko stosowana w oczyszczalniach ścieków komunalnych i przemysłowych. Poprawia biodegradowalność ścieków poprzez przekształcanie złożonych zanieczyszczeń organicznych w prostsze związki biodegradowalne w wyniku reakcji hydrolizy i zakwaszania.

W wielu projektach oczyszczania ścieków przemysłowych duża część zanieczyszczeń organicznych występuje w postaci złożonych związków makrocząsteczkowych, których bezpośredni rozkład w konwencjonalnych biologicznych systemach oczyszczania jest trudny. Reaktor zakwaszania metodą hydrolizy rozkłada te złożone substancje na mniejsze cząsteczki organiczne, poprawiającStosunek BZT/ChZToraz stworzenie korzystniejszych warunków dla późniejszych procesów oczyszczania biologicznego.

W porównaniu z tradycyjnymi metodami oczyszczania, technologia zakwaszania metodą hydrolizy zapewnia szereg korzyści:

Zmniejsza złożoność zanieczyszczeń organicznych.

Poprawia biodegradowalność ścieków.

Zwiększa skuteczność dalszego oczyszczania biologicznego.

Zapewnia zdolność buforowania przed wahaniami jakości ścieków i natężenia przepływu.

Zmniejsza obciążenie obróbkowe kolejnych procesów.

Z tego powodu zbiorniki do zakwaszania metodą hydrolizy stały się ważną technologią podczyszczania w oczyszczalniach ścieków, zwłaszcza ścieków przemysłowych o dużej zawartości substancji organicznych lub słabej biodegradowalności.

Jednakże pomyślne zastosowanie zależy w dużej mierze od wyboru odpowiedniego typu reaktora i zaprojektowania systemu zgodnie z charakterystyką ścieków.

Typowe problemy inżynieryjne, takie jak gromadzenie się osadu,-zwarcia hydrauliczne, wymywanie osadu i niestabilna jakość ścieków są często spowodowane niewłaściwym doborem reaktora lub niewystarczającą dbałością o szczegóły konstrukcyjne.

Jednym z trzech głównych typów zbiorników do zakwaszania metodą hydrolizy stosowanych w zastosowaniach inżynieryjnych jest:

Zbiornik zakwaszania z przepływem w górę i hydrolizą

Każdy typ reaktora ma inną charakterystykę strukturalną, zasadę działania, zalety i scenariusze zastosowań.

Proces zakwaszania poprzez hydrolizę opiera się na działaniu mikroorganizmów beztlenowych i fakultatywnych.

Proces obejmuje głównie dwa etapy:

2.1 Etap hydrolizy

Podczas hydrolizy mikroorganizmy wydzielają enzymy zewnątrzkomórkowe, które rozkładają duże cząsteczki organiczne, w tym:

Białka

Węglowodany

Lipidy

Złożone polimery organiczne

Te substancje wielkocząsteczkowe przekształcają się w mniejsze rozpuszczalne związki, takie jak:

Aminokwasy

Cukry

Kwasy tłuszczowe

Transformacja ta poprawia dostępność substancji zanieczyszczających dla mikroorganizmów.

2.2 Etap zakwaszenia

Podczas zakwaszania bakterie-wytwarzające kwas przekształcają produkty hydrolizy w:

Lotne kwasy tłuszczowe (LKT)

Kwasy organiczne

Alkohole

Wodór

Dwutlenek węgla

Produkty te są łatwiejsze do wykorzystania dla dalszych mikroorganizmów zajmujących się oczyszczaniem biologicznym.

W przeciwieństwie do systemów fermentacji beztlenowej, które skupiają się na produkcji metanu, zbiorniki do zakwaszania metodą hydrolizy mają na celu głównie poprawę biodegradowalności ścieków i zwiększenie wydajności późniejszego oczyszczania.

3.1 Poprawa biodegradowalności ścieków

Wiele strumieni ścieków przemysłowych zawiera ogniotrwałe związki organiczne o słabej biodegradowalności.

Zakwaszanie poprzez hydrolizę przekształca te substancje w mniejsze cząsteczki ulegające biodegradacji, zwiększając skuteczność biologicznych systemów oczyszczania.

Wyższy współczynnik biodegradowalności umożliwia dalsze procesy, takie jak:

Systemy osadu czynnego

Systemy MBBR

Systemy SBR

Reaktory z biofilmem

działać wydajniej.

3.2 Zmniejsz obciążenie leczeniem ChZT

Zakwaszenie poprzez hydrolizę pomaga przekształcić złożony ChZT w formy bardziej biodegradowalne.

Chociaż reaktor nie jest przeznaczony przede wszystkim do całkowitego usuwania ChZT, poprawia on wydajność konwersji ChZT i zmniejsza ładunek organiczny wprowadzany na kolejne etapy oczyszczania.

3.3 Popraw odporność na obciążenie udarowe

W ściekach przemysłowych często występują wahania:

Stężenie organiczne

Natężenie przepływu

Toksyczne zanieczyszczenia

Odpowiednio zaprojektowany zbiornik do zakwaszania metodą hydrolizy zapewnia zdolność buforową i chroni dalsze procesy biologiczne przed nagłymi zmianami.

3.4 Zmniejszenie produkcji osadu

W porównaniu z procesami oczyszczania tlenowego, zakwaszanie metodą hydrolizy odbywa się w warunkach niskiej zawartości tlenu i generalnie wytwarza mniej osadu nadmiernego.

Pomaga to zmniejszyć:

Koszty utylizacji osadów

Wymagania dotyczące postępowania z osadami

Całkowite koszty operacyjne

Reaktory zakwaszające metodą hydrolizy można sklasyfikować według ich warunków hydraulicznych, metod mieszania i strategii zatrzymywania biomasy.

Poniżej omówiono trzy główne projekty.

Przegląd

Zbiornik do zakwaszania metodą hydrolizy z przepływem górnym jest obecnie najczęściej stosowanym typem reaktora ze względu na prostą konstrukcję, niskie koszty eksploatacji i niezawodność działania.

Jest szeroko stosowany w:

Oczyszczanie ścieków komunalnych

Ścieki z przetwórstwa spożywczego

Ścieki tekstylne

Ścieki papiernicze

Ogólne oczyszczanie ścieków przemysłowych

Zasada działania

Ścieki wpływają do reaktora poprzez dolny system dystrybucji i przepływają w górę przez zawieszony kożuch osadowy.

Podczas przepływu w górę:

Ścieki stykają się z osadem fakultatywnym o-wysokim stężeniu.

Zawieszone ciała stałe zostają zatrzymane.

Bakterie hydrolityczne rozkładają złożone związki organiczne.

Generowane są rozpuszczalne substancje biodegradowalne.

Obrobiony supernatant zbiera się z górnej części i odprowadza do kolejnych jednostek oczyszczania.

Projekt konstrukcyjny zbiornika do zakwaszania metodą hydrolizy z przepływem górnym

Zbiornik do zakwaszania hydrolizy z przepływem w górę zazwyczaj przyjmuje apionowa warstwowa konstrukcja reaktora. Od dołu do góry zbiornik można podzielić na cztery strefy funkcjonalne:

Dolna strefa dystrybucji wody

Strefa reakcji osadu

Strefa separacji-wody i osadu

Strefa gromadzenia ścieków

Każda strefa pełni określoną funkcję zapewniającą stabilną pracę reaktora.

1. Strefa Dolnego Rozprowadzenia Wody

Dolna strefa dystrybucyjna odpowiada za równomierne rozprowadzanie dopływających ścieków w całym-przekroju reaktora.

Typowe metody dystrybucji obejmują:

Rozgałęzione systemy rur perforowanych

Pulsacyjne systemy dystrybucji wody

Rury dystrybucyjne są zwykle wyposażone w dysze-skierowane w dół lub ustawione pod kątem, aby zapewnić równomierny rozkład przepływu.

Generalnie prędkość przepływu na otworach rozdzielczych powinna być kontrolowana w zakresie:

1.8–2.5 m/s

aby zapobiec blokowaniu, zachowując jednocześnie skuteczną dystrybucję hydrauliczną.

Dno zbiornika projektuje się zwykle ze spadkiem:

0.5%–1%

i wyposażone w urządzenia do usuwania osadu, aby zapobiec tworzeniu się martwych stref i gromadzeniu się osadu.

Strefa reakcji osadu środkowego

Strefa reakcji osadu jest głównym obszarem oczyszczania reaktora.

Typowe parametry projektowe obejmują:

Efektywna głębokość wody:4–6 m

Czas retencji hydraulicznej (HTZ):4–8 godzin

Grubość kożucha osadowego:2–3 m

Stężenie osadu:8–12 g/L

W tej strefie:

Ścieki stykają się z osadem-o wysokim stężeniu.

Mikroorganizmy hydrolityczne rozkładają złożoną materię organiczną.

Zawieszone ciała stałe są wychwytywane.

Poprawiono biodegradowalność.

Utrzymanie stabilnego kożucha osadowego ma kluczowe znaczenie dla osiągnięcia stałej wydajności oczyszczania.

Górny osad-Strefa separacji wody

Górna część pełni funkcję obszaru oddzielania osadu-od wody.

Typowa głębokość wody:

1–1.5 m

Gdy prędkość przepływu w górę maleje, cząstki zawieszonego osadu mogą osadzić się z powrotem w strefie reakcji.

Zmniejsza to:

Utrata osadu

Wymywanie biomasy

Stężenie zawiesiny w ściekach

Prawidłowo zaprojektowana strefa separacji jest niezbędna do utrzymania-długoterminowej stabilności reaktora.

Górna strefa gromadzenia ścieków

Górna strefa odpływu przeznaczona jest do równomiernego gromadzenia wody uzdatnionej.

Typowe struktury obejmują:

Jazy przelewowe trójkątne

Jazy przelewowe prostokątne

System może również obejmować urządzenia do usuwania gazów w celu usunięcia:

Biogaz śladowy

Lotne związki organiczne (LZO)

Pomaga to utrzymać stabilne warunki ciśnienia wewnątrz reaktora.

Zalety zbiorników do zakwaszania metodą hydrolizy z przepływem w górę

Główne zalety to:

1. Prosta struktura

Reaktor ma stosunkowo prostą konfigurację bez skomplikowanego wyposażenia mechanicznego.

2. Niskie zużycie energii

Ponieważ mieszanie odbywa się głównie poprzez przepływ hydrauliczny, zużycie energii jest wyjątkowo niskie.

3. Stabilne środowisko mikrobiologiczne

Zawieszony kożuch osadowy zapewnia:

Długi czas retencji osadu

Wysokie stężenie drobnoustrojów

Stabilna aktywność biologiczna

4. Niskie koszty operacyjne

Brak mechanicznego sprzętu mieszającego zmniejsza:

Koszty energii

Wymagania dotyczące konserwacji sprzętu

Złożoność operacyjna

Ograniczenia zbiorników do zakwaszania metodą hydrolizy z przepływem górnym

Pomimo swoich zalet, reaktory z przepływem w górę mają kilka wymagań technicznych.

1. Surowe wymagania dotyczące dystrybucji wpływów

Nierównomierny rozkład wody może skutkować:

Zwarcie-hydrauliczne

Nierównomierny rozkład osadu

Zmniejszona skuteczność leczenia

Dlatego też system dystrybucji wlotu musi być starannie zaprojektowany.

2. Wrażliwość na wysoką zawartość piasku

Ścieki zawierające nadmiar piasku lub zawiesin mogą powodować:

Zablokowanie rury

Zatkanie dyszy

Akumulacja osadu

Urządzenia do obróbki wstępnej, takie jak:

Ekrany

Komory piaskowe

zaleca się przed reaktorem.

3. Ryzyko wstrząsu hydraulicznego

Nagłe zwiększenie przepływu może zakłócić kożuch osadowy i spowodować:

Flotacja osadu

Wymywanie osadu

Zła jakość ścieków

Rozważania inżynieryjne dotyczące zbiorników do zakwaszania metodą hydrolizy z przepływem w górę

Aby zapewnić stabilną pracę:

Unikaj prostej, jednopunktowej-dystrybucji wody

Systemy dystrybucji-jednopunktowej lub ograniczonej-często powodują nierówne warunki hydrauliczne.

Zalecany jest wielo-punktowy system dystrybucji.

Utrzymuj jazy przelewowe na poziomie

Nierówny przelew powoduje preferowanie ścieżek przepływu i wpływa na oddzielanie-wody w osadzie.

Zaprojektuj odpowiednie urządzenia do usuwania osadów

Okresowe odprowadzanie osadu zapobiega:

Nadmierne gromadzenie się osadu

Zmniejszona objętość efektywna

Pogorszenie wydajności reaktora