Atšķirības starp anaerobajiem IC un UASB procesiem

1.1 UASB reaktors

1.1.1 Ievads UASB

Upflow anaerobic sludge blanket Reactor (UASB) ir anaeroba bioloģiskā metode notekūdeņu attīrīšanai, kas pazīstama arī kā augšupplūdes anaerobā dūņu segas reaktors, ko 1977. gadā izgudroja profesors Lettinga no Nīderlandes.

Notekūdeņi plūst no apakšas uz augšu caur UASB. Reaktora apakšā ir augstas-koncentrācijas, ļoti aktīva dūņu gultne, kurā lielākā daļa organisko piesārņotāju notekūdeņos tiek anaerobā fermentācijā un sadalās metānā un oglekļa dioksīdā. Ūdens plūsmas un gaisa burbuļu satricinājuma dēļ virs dūņu slāņa veidojas dūņu suspensijas slānis. Reaktora augšpusē ir uzstādīts trīsfāzu separators, lai atdalītu bioreaktora gāzi, bioreaktora šķidrumu un dūņu daļiņas. Reaktora gāze tiek izvadīta no reaktora augšdaļas; dūņu daļiņas automātiski slīd uz leju un nosēžas uz dūņu gultni reaktora apakšā; bioreaktora šķidrums tiek izvadīts no dzidrināšanas zonas.

UASB ir liela iekraušanas jauda, ​​un tas ir piemērots augstas{0}}koncentrācijas organisko notekūdeņu attīrīšanai. Labi-funkcionējošam UASB (ultra-anaerobajam dūņu bunkuram) ir augsts organisko piesārņotāju atdalīšanas ātrums, tas nav jāmaisa, un tas var pielāgoties ievērojamiem slodzes triecieniem, temperatūras un pH izmaiņām.

1.1.2. UASB struktūra

UASB raksturo integrēta bioloģiskās reakcijas un sedimentācijas sistēma, padarot to par kompaktu anaerobo reaktoru. Reaktors galvenokārt sastāv no ieplūdes sadales sistēmas, reakcijas zonas, trīsfāzu separatora, gāzes kameras un attīrīta ūdens izvadīšanas sistēmas.

1.1.3. UASB darbības princips

Anaerobās reakcijas process UASB reaktorā ir līdzīgs citiem anaerobās bioloģiskās attīrīšanas procesiem, ieskaitot hidrolīzi, paskābināšanu, etiķskābes ražošanu un metanoģenēzi. Substrāta pārveidošanas procesā piedalās dažādi mikroorganismi, kas substrātu pārvērš galaproduktos -biogāzē, ūdenī un citās neorganiskās vielās.

UASB sastāv no trim daļām: dūņu reakcijas zonas, gāzes -šķidruma-cietā trīs- fāzu separatora (ieskaitot sedimentācijas zonu) un gāzes kameras. Apakšējā reakcijas zonā paliek liels daudzums anaerobo dūņu, un dūņas ar labām sedimentācijas un flokulācijas īpašībām apakšā veido dūņu slāni. Attīrāmie notekūdeņi ieplūst anaerobo dūņu gultnes apakšā un sajaucas ar dūņām dūņu slānī. Dūņās esošie mikroorganismi sadala notekūdeņos esošās organiskās vielas, pārvēršot tās biogāzē. Biogāze tiek nepārtraukti atbrīvota sīku burbuļu veidā. Šiem burbuļiem augot, tie saplūst, pakāpeniski veidojot lielākus burbuļus. Dūņu slāņa augšdaļā biogāze maisa dūņas, veidojot relatīvi atšķaidītu dūņu-ūdens maisījumu, kas kopā ar ūdeni paceļas trīs{10}}fāzu separatorā. Kad biogāze saskaras ar atstarotāja plāksni separatora apakšā, tā tiek novirzīta ap plāksni un pēc tam caur ūdens slāni nonāk gāzes kamerā, kur tā tiek koncentrēta. Pēc tam biogāze tiek izvadīta caur vadu. Cietais šķidrais maisījums pēc atstarošanas nonāk trīsfāzu separatora sedimentācijas zonā. Notekūdeņos esošās dūņas flokulējas, daļiņas pakāpeniski palielinās un gravitācijas ietekmē nosēžas. Dūņas, kas nosēžas uz slīpās sienas, slīd atpakaļ anaerobās reakcijas zonā, izraisot lielu dūņu uzkrāšanos reakcijas zonā. Attīrītie notekūdeņi, kas atdalīti no dūņām, pārplūst no sedimentācijas zonas pārplūdes aizsprosta augšdaļas un pēc tam tiek izvadīti no dūņu slāņa.

1.2 IC reaktors

1.2.1. Ievads IC

Pieaugot pretrunām starp ražošanas attīstību un tādiem faktoriem kā kapitāls, enerģijas patēriņš un zemes izmantošana, ūdens attīrīšanas darbiniekiem jācenšas atrast tehniski un ekonomiski optimizētākus anaerobos procesus, jo īpaši saistībā ar jaunajiem augstas{0}koncentrācijas organiskajiem notekūdeņiem, kas rodas ražošanas attīstības rezultātā. Iekšējās cirkulācijas anaerobais reaktors (IC) ir jauna veida reaktors, kas radās zem šī fona. Tas ir anaerobo notekūdeņu attīrīšanas teorijas un inženiertehniskās prakses apvienojuma produkts, kas atspoguļo pašu anaerobo procesu attīstības prasības. 1985. gadā Nīderlandes uzņēmums PAQUES izveidoja pirmo IC pilot{5} mēroga reaktoru, un 1988. gadā tika nodots ekspluatācijā pirmais ražošanas- mēroga IC reaktors. Pašlaik IC reaktori ir veiksmīgi izmantoti rūpniecisko notekūdeņu attīrīšanai tādās nozarēs kā alus ražošana un pārtikas pārstrāde. Pateicoties augstajai attīrīšanas jaudai, zemajām investīcijām, nelielam nospiedumam un stabilai darbībai, tas ir piesaistījis ūdens attīrīšanas personāla uzmanību visā pasaulē, un daži to uzskata par vienu no reprezentatīvām trešās paaudzes anaerobo bioloģisko reaktoru tehnoloģijām. IC reaktoru turpmāka izpēte un attīstība un to pielietojuma veicināšana ir kļuvusi par vienu no karstajām tēmām notekūdeņu anaerobajā attīrīšanā.

1.2.2 IC struktūra

IC reaktors sastāv no diviem UASB reaktoriem, kas novietoti vertikāli virknē, sasniedzot 16–25 m augstumu ar augstuma -pret-diametra attiecību parasti no 4 līdz 8. Tas sastāv no piecām pamata daļām: sajaukšanas zonas, granulētu dūņu paplašinātās slāņa zonas, apdares zonas, iekšējās cirkulācijas sistēmas un iekšējās cirkulācijas sistēmas. Iekšējā cirkulācijas sistēma ir IC procesa pamatstruktūra, kas sastāv no primārā trīs{7}fāzu separatora, biogāzes stāvvada, gāzes-šķidruma separatora un dūņu noplūdes.

1.2.3. IC darbības princips

Ražošanas notekūdeņi pēc pH un temperatūras regulēšanas vispirms nonāk sajaukšanas zonā reaktora apakšā. Tur tās tiek rūpīgi sajauktas ar iekšēji cirkulēto dūņu{1}}ūdens maisījumu no noteces, pirms nonāk granulēto dūņu paplašinātajā slānī ĶSP bioķīmiskai sadalīšanai. ĶSP tilpuma slodze šeit ir ļoti augsta, un lielākā daļa ieplūstošās ĶSP tiek degradēta, radot lielu daudzumu biogāzes. Biogāzi savāc primārais trīsfāzu separators. Izplešanās darbs, kas tiek veikts šķidrumam biogāzes burbuļu veidošanās laikā, rada gāzes pacelšanas efektu, izraisot biogāzes, dūņu un ūdens maisījuma pacelšanos pa biogāzes pacelšanas cauruli uz gāzes{6}}šķidruma separatoru reaktora augšpusē. Šeit biogāze atdalās no dūņām un ūdens un tiek izvadīta no attīrīšanas sistēmas. Pēc tam dūņu-ūdens maisījums pa dūņu noplūdes cauruli nonāk sajaukšanas zonā reaktora apakšā, kur tas rūpīgi sajaucas ar ieplūdi, pirms nonāk dūņu paplašinātā slāņa zonā, veidojot tā saukto -iekšējo cirkulāciju. Atkarībā no ieplūstošās ĶSP slodzes un reaktora struktūras iekšējās cirkulācijas plūsmas ātrums var sasniegt 0,5 līdz 5 reizes lielāku ieplūdes plūsmas ātrumu. Pēc attīrīšanas ar paplašināto gultni daļa notekūdeņu piedalās iekšējā cirkulācijā; atlikušie notekūdeņi iet caur primāro trīs fāzu separatoru un nonāk smalkās attīrīšanas zonas granulēto dūņu slāņa zonā, lai degradētu ĶSP un ražotu biogāzi, uzlabojot un nodrošinot notekūdeņu kvalitāti. Tā kā lielākā daļa ĶSP ir degradēta, ĶSP slodze smalkās apstrādes zonā ir zema, un arī biogāzes ražošana ir neliela. Šeit saražotā biogāze tiek savākta ar sekundāro trīsfāzu separatoru, caur gāzes savākšanas cauruli nonāk gāzes-šķidruma separatorā un tiek izvadīta no attīrīšanas sistēmas. Pēc attīrīšanas smalkās attīrīšanas zonā notekūdeņi iet cauri divpakāpju-trīs{22}}fāzu separatoram. Supernatants tiek izvadīts caur notekūdeņu zonu, savukārt granulētās dūņas tiek atgrieztas dūņu gultnē smalkās apstrādes zonā.

Salīdzinājumā ar otrās{0}}paaudzes anaerobajiem reaktoriem, piemēram, UASB, IC reaktoriem ir šādas priekšrocības:<1>Augsts organiskās slodzes ātrums un īss hidrauliskās aiztures laiks;<2>Liela augstuma-pret-diametra attiecība, maza platība un mazāki ieguldījumi infrastruktūrā;<3>Stabils notekūdeņi un spēcīga izturība pret triecienslodzēm. Arvien vairāk ražotāju Ķīnā tagad izmanto IC reaktorus, un arī to biogāzes reģenerācijas un izmantošanas vērtība ir nozīmīga. IC reaktoru lielākā iezīme ir tā, ka tiem ir divas anaerobās reakcijas kameras, kas nodrošina dūņu -ūdens maisījuma cirkulāciju reaktorā. Tas atrisina negatīvo ietekmi, ko rada nepietiekams dūņu-ūdens kontakts UASB reaktoros, kas vājina granulēto dūņu bioķīmiskās apstrādes jaudu.

Tāpēc IC reaktori ir izrāviens mūsdienu anaerobos reaktoros, un tiem ir plašas attīstības perspektīvas organisko piesārņotāju rūpnieciskajā notekūdeņu attīrīšanā. Tie arvien vairāk aizstās UASB reaktorus un ir pelnījuši turpmāku pētniecību, izstrādi un veicināšanu.