+86-15267462807
Limba
Un digestor de ape uzate transformă solidele biodegradabile într-un flux de biosolide mai stabil, producând în același timp biogaz bogat în metan. În stațiile de tratare a apelor uzate municipale, digestia anaerobă este utilizată în mod obișnuit după separarea solidelor primare și secundare pentru a reduce solidele volatile, mirosurile, nivelurile de agenți patogeni și cantitatea de nămol care necesită manipulare finală.
Cu toate acestea, digestia fiabilă depinde de mult mai mult decât de plasarea nămolului într-un rezervor fără oxigen. Temperatura, timpul de retenție hidraulică, încărcarea organică, amestecarea, alcalinitatea și consistența furajului afectează populația microbiană care în cele din urmă produce metan.
Pentru operatorii și proiectanții de tratare a apelor uzate, înțelegerea acestor relații este esențială atunci când se evaluează capacitatea digestorului, se depanează funcționarea instabilă sau se ia în considerare recuperarea biogazului și producția de gaze naturale regenerabile.
Digestia anaerobă este un proces de conversie biologică realizat de mai multe grupuri de microorganisme care lucrează secvenţial. Procesul este descris în mod normal în patru etape.
1. Hidroliza
Moleculele organice mari, cum ar fi proteinele, carbohidrații și grăsimile, nu pot fi utilizate direct de multe microorganisme anaerobe. În timpul hidrolizei, enzimele extracelulare le descompun în compuși solubili mai mici, cum ar fi aminoacizi, zaharuri și acizi grași.
Hidroliza poate deveni etapa de limitare a vitezei atunci când nămolul conține particule lent biodegradabile.
2. Acidogeneza
Bacteriile acidogenice transformă compușii solubili în acizi grași volatili (VFA), alcooli, hidrogen, dioxid de carbon, amoniac și alți intermediari.
Această etapă are loc relativ repede. Dacă producția de acid devine mai rapidă decât populația metanogenă din aval poate consuma intermediarii, VFA se acumulează și pH-ul digestorului poate scădea.
3. Acetogeneza
Organismele acetogene transformă VFA și alcooli mai mari în principal în acetat, hidrogen și dioxid de carbon. Acești compuși devin substraturile principale pentru microorganismele care formează metan.
4. Metanogeneza
Arheile metanogene transformă acetatul și hidrogenul/dioxidul de carbon în metan. Ele cresc mai lent și sunt mai sensibile la temperatură, pH, compuși toxici și schimbări bruște de încărcare decât multe organisme care formează acid.
Prin urmare, obiectivul general nu este doar „descompunerea”. Un digestor bine operat menține toate cele patru etape biologice în echilibru, astfel încât solidele volatile să fie stabilizate în loc să permită acumularea acizilor intermediari.
EPA notează că digestia anaerobă stabilizează solidele din apele uzate, reduce mirosurile și agenții patogeni și transformă o parte din fracția de solide volatile în biogaz.
Pentru managementul biosolidelor din SUA, Reducere 38% solide volatile este, de asemenea, un reper important, deoarece este o metodă specificată în 40 CFR 503.33 pentru demonstrarea reducerii atracției vectoriale.
Digestoarele de ape uzate sunt selectate în funcție de caracteristicile nămolului, concentrația de solide, amprenta locului, rata de încărcare și recuperarea energetică dorită.
Un reactor cu rezervor agitat continuu sau CSTR , este una dintre cele mai cunoscute configurații pentru nămolurile de ape uzate municipale.
Amestecarea menține solidele în suspensie, distribuie căldura și furajele primite și reduce gradienții de acid sau de temperatură localizați. Sistemele de încălzire sunt utilizate în mod obișnuit pentru a menține o temperatură stabilă de funcționare.
Pentru digestia mezofilă a nămolului municipal, o temperatură apropiată 35°C (95°F) este utilizat pe scară largă. Îndrumările EPA asociază în mod istoric aproximativ 15 zile de timp de ședere la 35°C într-un digestor de mare viteză complet amestecat cu condiții capabile să obțină o reducere substanțială a solidelor volatile.
HRT de proiectare reală este adesea mai lungă și ar trebui să se bazeze pe caracteristicile nămolului, încărcarea cu solide, temperatură, redundanță și obiectivele de tratare.
An pătură de nămol anaerobă cu flux ascendent (UASB) reactorul funcționează diferit. Apa uzată curge în sus printr-o pătură densă de nămol anaerobă care conține biomasă granulară sau floculoasă.
Sistemele UASB sunt deosebit de atractive pentru apele uzate industriale de rezistență relativ mare, deoarece pot reține o concentrație mare de biomasă activă în timp ce funcționează la timpi de retenție hidraulic relativ scurti.
Ele sunt, în general, mai adecvate pentru apele uzate solubile sau ușor biodegradabile decât pentru nămolul gros urban care conține concentrații mari de solide în suspensie.
Lagunele acoperite oferă o opțiune de complexitate redusă pentru climatele calde și anumite ape uzate agricole sau industriale. O acoperire flexibilă captează biogazul generat, în timp ce laguna asigură volumul de digestie.
Ele necesită, în general, mai mult teren și oferă mai puțin control al procesului decât digestoarele mixte încălzite.
Indiferent de configurație, mai mulți parametri trebuie să rămână echilibrați:
| Parametru de funcționare | Considerație tipică |
|---|---|
| Temperatura mezofilă | Aproximativ 30-38°C |
| Temperatura termofilă | Aproximativ 50-57°C |
| pH-ul digestorului | De obicei, în jur de 6,8–7,5 |
| HRT | Depinde în mare măsură de tipul reactorului, de alimentare și de temperatură |
| OLR | Trebuie să se potrivească cu biomasa activă și capacitatea de amestecare |
| Alcalinitate | Oferă tampon împotriva acumulării de VFA |
| Amestecarea | Previne stratificarea, straturile de scamă și supraîncărcarea localizată |
Aceste numere ar trebui tratate mai degrabă ca puncte de pornire operaționale decât ca specificații de proiectare universale.
De exemplu, creșterea OLR fără a lua în considerare HRT înseamnă că mai mult material biodegradabil intră în același volum al reactorului. Organismele care formează acizi pot răspunde rapid, în timp ce metanogenii nu își pot crește activitatea în același ritm.
De asemenea, o bună amestecare nu poate compensa încălzirea necorespunzătoare, iar alcalinitatea ridicată nu poate compensa la nesfârșit supraîncărcarea organică severă.
Digestia stabilă vine din menținerea mediu biologic combinat , neoptimizând un parametru izolat.
Digestia anaerobă produce biogaz care conține în principal metan și dioxid de carbon împreună cu vapori de apă, hidrogen sulfurat și urme de contaminanți.
EPA descrie biogazul brut din sistemele anaerobe ca fiind în mod obișnuit care conține aproximativ 45–65% metan , deși compoziția reală depinde în mare măsură de materie primă și de funcționare.
La stațiile de canalizare, acest gaz poate fi:
Numai nămolul municipal poate să nu maximizeze întotdeauna potențialul energetic al unui digestor existent.
Adăugarea deșeurilor organice adecvate cu înaltă energie, cum ar fi reziduurile din procesarea alimentelor, deșeurile alimentare, grăsimile, uleiurile și grăsimile poate crește încărcarea de carbon biodegradabil și, în consecință, crește producția de biogaz.
EPA identifică co-digestia ca o metodă care poate crește producția de gaz din materii prime cu randament scăzut. O instalație citată de apă uzată din SUA, care acceptă deșeuri și grăsimi din procesarea alimentelor, uleiuri și grăsimi, și-a dublat aproximativ producția de biogaz.
Aceasta nu înseamnă că adăugarea maximă de furaj este de dorit. Substraturile primite trebuie evaluate pentru:
Gazul brut de digestie nu este în mod normal adecvat pentru injectarea directă într-o conductă de gaz natural.
Modernizarea tipică implică mai multe etape de tratament:
Eliminarea hidrogenului sulfurat: Mediile pe bază de fier, cărbunele activ, desulfurarea biologică sau alte tehnologii îndepărtează H2S corosiv.
Eliminarea umezelii: Răcirea, condensarea, uscarea sau adsorbția reduc vaporii de apă.
Separarea CO2: Separarea membranei, adsorbția prin variație de presiune, curățarea cu apă sau absorbția chimică pot crește concentrația de metan.
Controlul urmelor de contaminare: Siloxanii și COV-urile pot necesita, de asemenea, îndepărtarea, în funcție de sursa de apă uzată și de specificația finală a gazului.
EPA raportează că RNG modernizat conține, în general, cel puțin 90% metan, în timp ce RNG-ul injectat în conducte ajunge de obicei la aproximativ 96–98% metan , sub rezerva specificațiilor de calitate a gazului ale utilității destinatare.
Pentru proiectele din S.U.A., GNC sau GNL din surse regenerabile eligibile produse din biogaz din digestoarele municipale de tratare a apelor uzate se pot încadra, de asemenea, în căile aprobate în cadrul standardului federal pentru combustibili regenerabili.
Operatorii ar trebui să răspundă la tendințe înainte ca producția de metan să se prăbușească.
Spumante 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.
Semnele de avertizare includ:
Acțiunile corective pot include reducerea încărcăturii, îmbunătățirea distribuției amestecului, gestionarea materiilor prime deranjante, reglarea extragerii nămolului și controlul mecanic al spumei persistente.
O creștere bruscă a încărcăturii organice crește frecvent producția de acid înainte ca organismele care formează metan să poată răspunde.
VFA începe să se acumuleze, alcalinitatea este consumată și pH-ul scade în cele din urmă.
Cu toate acestea, Doar pH-ul este un indicator tardiv deoarece tamponarea cu bicarbonat poate ascunde instabilitatea în curs de dezvoltare.
Prin urmare, operatorii urmăresc în mod obișnuit VFA împreună cu alcalinitatea totală sau bicarbonată. O creștere constantă Raportul VFA-alcalinitate este de obicei mai important decât o lectură izolată. Ca regulă practică de funcționare, valorile sub aproximativ 0,3 indică în general o tamponare confortabilă, în timp ce o mișcare persistentă către aproximativ 0,4–0,5 sau mai mare ar trebui să declanșeze investigația. Tendințele istorice specifice site-ului ar trebui să aibă întotdeauna prioritate față de un punct de alarmă universal.
Răspunsurile posibile includ:
Materiile prime bogate în proteine eliberează amoniac, în timp ce deșeurile care conțin sulf pot genera hidrogen sulfurat.
Fracția toxică a amoniacului depinde în mare măsură de pH și temperatură, astfel încât o concentrație de amoniac total care funcționează cu succes la o singură instalație poate provoca inhibare în diferite condiții.
Sulfurul prezintă atât probleme biologice, cât și operaționale, deoarece sulfura dizolvată poate inhiba microorganismele, în timp ce H2S gazos creează probleme serioase de coroziune și siguranță.
Trending procentul de metan, CO2, H2S, VFA, alcalinitate, pH, producție de gaz și încărcare de alimentare împreună oferă un sistem de avertizare timpurie mult mai puternic decât bazarea numai pe volumul de gaz.
Digestia anaerobă nu elimină nămolul. Acesta transformă materialul organic biodegradabil, lăsând în același timp un digestat stabilizat care conține apă, solide reziduale, azot, fosfor și material anorganic.
După digestie, stațiile de ape uzate folosesc de obicei centrifuge, prese cu filtru cu bandă, prese cu șurub sau alte echipamente de deshidratare pentru a reduce volumul de transport.
Lichidul concentrat sau filtrat returnează în mod normal amoniac și fosfor solubil semnificativ în procesul de tratare a apei uzate. La instalațiile mai mari, aceste încărcături laterale de nutrienți pot justifica tratarea separată cu azot sau recuperarea fosforului.
O opțiune din ce în ce mai importantă este recuperarea fosforului ca produs fosfat utilizabil, mai degrabă decât a permite precipitarea necontrolată a struvitei în conducte, pompe și echipamente de deshidratare.
De asemenea, trebuie luată în considerare eliminarea biosolidelor în timpul proiectării procesului.
Conform regulilor EPA din SUA, Clasa A și Clasa B se referă în primul rând la cerințele de reducere a agenților patogeni , și au cerințe diferite de management pentru aplicarea terenului. Biosolidele de clasa B pot conține în continuare agenți patogeni detectabili și, prin urmare, necesită restricții de amplasament, în timp ce biosolidele de clasa A îndeplinesc cerințe mai stricte de reducere a agenților patogeni.
Prin urmare, digestia anaerobă în sine nu ar trebui descrisă în mod automat ca producând „biosolide de clasă A”. Sistemul complet de tratament și criteriile aplicabile din partea 503 determină clasificarea finală.
Pornirea ar trebui să fie graduală.
O secvență practică include:
Încărcarea imediată a unui nou digestor la capacitatea maximă de proiectare poate permite producției de acid să depășească populația metanogenă în curs de dezvoltare.
Din punct de vedere economic, cel mai bun digestor de ape uzate nu este, prin urmare, reactorul care produce maximum de biogaz posibil. Operatorii ar trebui să compare energia de încălzire și amestecare, economiile din eliminarea solidelor, consumul de substanțe chimice, întreținerea, utilizarea biogazului, tratarea fluxului secundar de nutrienți și veniturile potențiale din GRN sau energie ca un echilibru integrat.
Performanța digestorului începe cu o caracterizare precisă a apelor uzate și a nămolului.
Înainte de a selecta un reactor, un sistem de amestecare, o unitate de tratare a gazelor sau un echipament asociat de tratare a apelor uzate, definiți încărcarea așteptată de solide, caracteristicile COD, temperatura, conținutul de sulf și azot, cerințele HRT, calea finală a biosolidelor și utilizarea prevăzută a biogazului.
Hangzhou Nihao Environmental Tech Co., Ltd. furnizează produse de tratare a apelor uzate și sprijină proiectele de epurare municipale și industriale cu selecția echipamentelor orientate spre proces.
Dacă plănuiți un nou sistem de tratare a apelor uzate sau modernizați un proces biologic existent, contactați Apa Nihao cu debitul dvs., caracteristicile apei uzate, obiectivul de tratare și informațiile existente despre proces. Echipa noastră poate ajuta la evaluarea configurațiilor de tratare adecvate și a echipamentelor de sprijin pentru întregul tren de tratare a apelor uzate.
Cele patru etape sunt hidroliza, acidogeneza, acetogeneza și metanogeneza. Materialul organic complex este mai întâi transformat în compuși solubili, apoi acizi volatili și alți intermediari, urmați de acetat și hidrogen și, în final, metan și dioxid de carbon.
Digestia mezofilă funcționează în mod obișnuit în jurul valorii de 30–38 ° C, cu aproximativ 35 ° C utilizate pe scară largă pentru digestoarele municipale de nămol. Digestia termofilă funcționează în mod normal în jurul valorii de 50-57°C. Sistemele termofile pot furniza reacții biologice mai rapide și o reducere mai mare a agenților patogeni, dar sunt, în general, mai sensibile la schimbările de temperatură și la perturbările procesului.
HRT determină cât timp rămâne materialul în reactor, în timp ce OLR reprezintă cât de mult material organic este aplicat pe unitatea de volum al reactorului pe zi. Încărcarea excesivă combinată cu retenția insuficientă poate cauza acumularea de VFA deoarece formarea de acid depășește capacitatea de conversie metanogenă.
Spumante 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.
Biogazul brut este curățat pentru a elimina apa, hidrogenul sulfurat, dioxidul de carbon și contaminanții precum siloxanii și COV. Tehnologiile pot include cărbune activat, medii de fier, membrane, sisteme de adsorbție cu variație de presiune și spălare. RNG de calitate în conductă necesită de obicei o concentrație de metan mult mai mare decât gazul de digestor netratat.
Multe digestoare municipale vizează distrugerea în jur de 40–60% a solidelor volatile, în funcție de biodegradabilitatea nămolului și de proiectarea procesului. În Statele Unite, reducerea cu 38% a solidelor volatile este deosebit de importantă, deoarece este o opțiune EPA pentru a demonstra reducerea atracției vectorilor în conformitate cu 40 CFR Part 503.
Pericolele majore includ riscul de incendiu și explozie de metan, toxicitatea hidrogenului sulfurat, atmosfere cu deficit de oxigen, gaz sub presiune, spații închise și echipamente în mișcare. Instalațiile ar trebui să utilizeze protecția adecvată pentru detectarea gazelor, ventilația, presiunea și vid, controlul flăcării, clasificarea electrică, procedurile în spațiu închis, sistemele de oprire de urgență și procedurile de operare specifice locației. Cerințele OSHA aplicabile, codul de incendiu, codul electric și cerințele locale trebuie revizuite în timpul proiectării și exploatării sistemului.
86 - 571 - 88647609
+ 86-15267462807
Engleză
عربي
spaniol