Beztlenowe rozwiązania biologiczne

Od dziesięcioleci wiadomo, że zamiana materii organicznej na biogaz (w drodze procesów beztlenowych) ma znaczące korzyści w porównaniu z utlenianiem do dwutlenku węgla (w procesach tlenowych). Na tej stronie wyjaśniamy niektóre procesy beztlenowe, które stosujemy w naszych rozwiązaniach.

Systemy beztlenowe są to w zasadzie bardzo proste systemy do obsługi. Dobrze jest wiedzieć, że opierają się na złożonym ekosystemie interakcji między kilkoma gatunkami bakterii. Podsumowując, zaprojektujemy system, biorąc pod uwagę różne procesy wykonywane przez różne bakterie. W rezultacie uzyskujemy siłę napędową, aby uzyskać jak największą produkcję biometanu CH4.

Zasadniczo chodzi o podział na 4 główne etapy:

  1. Hydroliza. Złożony, nierozpuszczony materiał jest przekształcany w mniej złożone, rozpuszczone związki.
  2. Acidogeneza. Rozpuszczone związki są przekształcane w szereg prostych związków, które mają być wydalane. Chodzi o VFA, alkohole , kwas mlekowy ,CO2, H2, NH3, H2S i nowy materiał komórkowy.
  3. Acetogeneza. Produkt trawienia przekształca się w octan, H2, CO2 i nowy materiał komórkowy.
  4. Metanogeneza. Powyższe produkty są przekształcane w CH4, CO2 i nowy materiał komórkowy.

Proces ten opiera się na osadzie granulowanym. Kompaktowy rodzaj osadu, który łatwo sedymentuje co skutkuje umożliwieniem wysokiego przepływu hydraulicznego i wysokiego współczynnika obciążenia, a także dobrą wydajnością usuwania oraz jakością odcieku.

Uwaga na temat Anammox. Chociaż jest to również proces beztlenowy, mamy ANaerobic AMMonium OXidation (Anammox) został sklasyfikowany jako rozwiązanie tlenowe.

OSAD ZMIESZANY

  • Beztlenowy reaktor kontaktowy (ACR) lub beztlenowa komora fermentacyjna (AD), oba zaprojektowane jako CSTR Reaktor przepływowy z całkowitym wymieszaniem. Reaktor jest projektowany na tyle duży, aby mieć wystarczającą ilość biomasy by usunąć zanieczyszczenia organiczne. Z drugiej strony, osad zostaje wymyty i opcjonalnie może zostać oddzielony i zawrócony z powrotem do bioreaktora, aby zwiększyć stężenie biomasy dla większej wydajności. Ponadto wylot jest odwadniany w celu oddzielenia osadu lub odpadów pofermentacyjnych (do usunięcia) od podczyszczonego odcieku (do dalszej obróbki lub zrzutu).

ZŁOŻE OSADU GRANULOWANEGO

  • Reaktory beztlenowe UASB. Jest to ulepszona wersja CSTR, gdzie biomasa jest “unieruchomiona” w granulkach. Reaktor jest przeznaczony do utrzymywania osadu w systemie, na wylocie znajduje się odpływ ścieków oczyszczonych. Z biegiem czasu ze względu na przyrost osadu jego stężenie w reaktorze rośnie i ostatecznie należy odprowadzić osad nadmierny. Ten rodzaj osadu posiada wartość rynkową i może być sprzedawany.
  • 3-fazowy separator lub separator gaz-ciecz-ciało stałe (GSS) jest zamontowany do zatrzymywania osadu w reaktorze, do oddzielania biogazu i zapewnienia przelewu/odpływu oczyszczonych ścieków.
  • UASB zostały opracowane w 1970 roku i zostały rozpowszechnione wkrótce ze względu na dużą efektywność.
  • Różne, tj. wysokoobciążone ścieki przemysłowe jak i najbardziej rozpuszczone ścieki mogą być oczyszczane przez tego rodzaju reaktory. Typowa wartość obciążenia dla tego rodzaju reaktorów wynosi 10-15 kg/m3.d.
  • Prędkość przepływu od 0,5 do 1 m/h jest otrzymywana jako wartość typowa.

ROZSZERZONE ZŁOŻE OSADU GRANULOWANEGO

  • Reaktory EGSB i związane z nimi koncepcje recyrkulacji ścieków są przeznaczone do “zwiększonego kontaktu” zanieczyszczeń z biomasą. Część ścieków jest recyrkulowana z powrotem do wlotu reaktora. Aby umożliwić większy przepływ hydrauliczny, takie reaktory są często znacznie wyższe. Zaletą jest mniejsza powierzchnię potrzebna pod reaktory.
  • W odróżnieniu od reaktorów UASB, technologia reaktorów EGSB jest obsługiwana przy znacznie wyższych natężeniach przepływu. Umożliwia to separację lekkiego zawieszonego osadu od właściwych ciężkich granulek w reaktorze. Umożliwia również więcej kontaktów między granulkami a ściekami i usuwa zawieszony osad z reaktora. Na końcu procesu średnie stężenie ChZT w reaktorze jest niższe niż dla UASB. Zapewnia również dobrą wydajność przy niższych stężeniach ścieków i przy niższych temperaturach.
  • 3-fazowy separator lub separator gaz-ciecz-ciało stałe (GSS) jest zamontowany do zatrzymywania osadu w reaktorze, do oddzielania biogazu i zapewnienia przelewu/odpływu oczyszczonych ścieków.
  • Obciążenie reaktora to ok. 30 kg/m3.d, które uzyskiwane jest jako wartość typowa.
  • Prędkość przepływu > 6 m/h jest otrzymywana jako wartość typowa.