+86-15267462807
Kieli
Jätevesikeitin muuntaa biohajoavat kiinteät aineet vakaammaksi biokiintoainevirraksi samalla kun tuotetaan metaanirikasta biokaasua. Kunnallisissa jätevedenpuhdistamoissa anaerobista mädätystä käytetään yleisesti primäärisen ja sekundaarisen kiintoaineen erotuksen jälkeen haihtuvien kiintoaineiden, hajujen, taudinaiheuttajien ja loppukäsittelyä vaativan lietteen määrän vähentämiseksi.
Luotettava mädätys riippuu kuitenkin paljon muusta kuin lietteen sijoittamisesta hapettomaan säiliöön. Lämpötila, hydraulinen retentioaika, orgaaninen kuormitus, sekoitus, emäksisyys ja rehun sakeus vaikuttavat kaikki mikrobipopulaatioon, joka lopulta tuottaa metaania.
Jätevedenkäsittelyoperaattoreille ja suunnittelijoille näiden suhteiden ymmärtäminen on välttämätöntä keittimen kapasiteettia arvioitaessa, epävakaan toiminnan vianmäärityksessä tai biokaasun talteenottoa ja uusiutuvan maakaasun tuotantoa harkittaessa.
Anaerobinen mädätys on biologinen konversioprosessi, jonka suorittavat useat peräkkäin toimivat mikro-organismiryhmät. Prosessi kuvataan yleensä neljässä vaiheessa.
1. Hydrolyysi
Suuria orgaanisia molekyylejä, kuten proteiineja, hiilihydraatteja ja rasvoja, monet anaerobiset mikro-organismit eivät voi käyttää suoraan. Hydrolyysin aikana solunulkoiset entsyymit hajottavat ne pienemmiksi liukoisiksi yhdisteiksi, kuten aminohapoiksi, sokereiksi ja rasvahapoiksi.
Hydrolyysistä voi tulla nopeutta rajoittava vaihe, kun liete sisältää hitaasti biohajoavia hiukkasia.
2. Acidogeneesi
Acidogeeniset bakteerit muuttavat liukoiset yhdisteet haihtuviksi rasvahapoiksi (VFA), alkoholeiksi, vedyksi, hiilidioksidiksi, ammoniakiksi ja muiksi välituotteiksi.
Tämä vaihe tapahtuu suhteellisen nopeasti. Jos hapon tuotanto on nopeampaa kuin alavirran metanogeeninen populaatio voi kuluttaa välituotteita, VFA:t kerääntyvät ja keittimen pH voi laskea.
3. Asetogeneesi
Asetogeeniset organismit muuttavat korkeampia VFA:ita ja alkoholeja ensisijaisesti asetaatiksi, vedyksi ja hiilidioksidiksi. Näistä yhdisteistä tulee metaania muodostavien mikro-organismien pääsubstraatteja.
4. Metanogeneesi
Metanogeeniset arkeat muuttavat asetaatin ja vedyn/hiilidioksidin metaaniksi. Ne kasvavat hitaammin ja ovat herkempiä lämpötilalle, pH:lle, myrkyllisille yhdisteille ja äkillisille kuormituksen muutoksille kuin monet happoa muodostavat organismit.
Yleisenä tavoitteena ei siis ole vain "hajoaminen". Hyvin toimiva keitin pitää kaikki neljä biologista vaihetta tasapainossa, joten haihtuvat kiinteät aineet stabiloituvat sen sijaan, että ne antaisivat välihappojen kerääntyä.
EPA toteaa, että anaerobinen mädätys stabiloi jäteveden kiinteitä aineita, vähentää hajuja ja taudinaiheuttajia ja muuntaa osan haihtuvien kiintoaineiden fraktiosta biokaasuksi.
Yhdysvaltain biokiintoaineiden hallintaan 38 % haihtuvien kiintoaineiden vähennys on myös tärkeä vertailukohta, koska se on yksi menetelmä, joka on määritelty standardissa 40 CFR 503.33 vektorin vetovoiman vähenemisen osoittamiseksi.
Jätevesikeittimet valitaan lietteen ominaisuuksien, kiintoainepitoisuuden, työmaan jalanjäljen, latausnopeuden ja halutun energian talteenoton mukaan.
Jatkuvasti sekoitettu säiliöreaktori tai CSTR , on yksi tunnetuimmista yhdyskuntajätevesilietteen kokoonpanoista.
Sekoittaminen pitää kiintoaineet suspendoituneena, jakaa lämmön ja tulevan rehun sekä vähentää paikallisia happo- tai lämpötilagradientteja. Lämmitysjärjestelmiä käytetään yleisesti ylläpitämään tasaista käyttölämpötilaa.
Mesofiilisen kunnallisen lietteen mädättämistä varten lämpötila lähellä 35°C (95°F) on laajalti käytössä. EPA-ohjeistus liittää historiallisesti noin 15 päivän viipymäajan 35 °C:ssa täysin sekoitettuun korkeanopeuksiseen keittimeen olosuhteisiin, jotka pystyvät saavuttamaan huomattavan haihtuvien kiintoaineiden vähentämisen.
Todellinen suunnittelu HRT on usein pidempi ja sen tulisi perustua lietteen ominaisuuksiin, kiintoainekuormitukseen, lämpötilaan, redundanssiin ja käsittelytavoitteisiin.
An upflow anaerobinen lietteen peitto (UASB) reaktori toimii eri tavalla. Jätevesi virtaa ylöspäin tiheän anaerobisen lietepeitteen läpi, joka sisältää rakeista tai flokkuloivaa biomassaa.
UASB-järjestelmät ovat erityisen houkuttelevia suhteellisen lujalle teollisuusjätevesille, koska ne voivat säilyttää suuren pitoisuuden aktiivista biomassaa toimiessaan suhteellisen lyhyillä hydraulisilla retentioajoilla.
Ne soveltuvat yleensä paremmin liukenevalle tai helposti biohajoavalle jätevedelle kuin paksulle yhdyskuntalietteelle, joka sisältää suuria pitoisuuksia suspendoituneita aineita.
Peitetyt laguunit tarjoavat vähemmän monimutkaisia vaihtoehtoja lämpimään ilmastoon ja tietyille maatalouden tai teollisuuden jätevesille. Joustava kansi vangitsee syntyneen biokaasun, kun taas laguuni tarjoaa mädätystilavuuden.
Ne vaativat yleensä enemmän maata ja tarjoavat vähemmän prosessin hallintaa kuin lämmitetyt sekakeittimet.
Kokoonpanosta riippumatta useiden parametrien on pysyttävä tasapainossa:
| Toimintaparametri | Tyypillinen huomio |
|---|---|
| Mesofiilinen lämpötila | Noin 30-38°C |
| Termofiilinen lämpötila | Noin 50-57°C |
| Digesterin pH | Yleensä noin 6.8-7.5 |
| HRT | Riippuu suuresti reaktorin tyypistä, syötöstä ja lämpötilasta |
| OLR | On vastattava aktiivista biomassaa ja sekoituskapasiteettia |
| Alkalisuus | Tarjoaa puskuroinnin VFA:n kertymistä vastaan |
| Sekoitus | Estää kerrostumista, vaahtokerroksia ja paikallista ylikuormitusta |
Näitä lukuja tulisi käsitellä toiminnallisina lähtökohtina eikä yleismaailmallisina suunnitteluspesifikaatioina.
Esimerkiksi OLR:n lisääminen ottamatta huomioon hormonikorvaushoitoa tarkoittaa, että enemmän biohajoavaa materiaalia pääsee samaan reaktoritilavuuteen. Happoa muodostavat organismit voivat reagoida nopeasti, kun taas metanogeenit eivät voi lisätä aktiivisuuttaan samalla nopeudella.
Samoin hyvä sekoitus ei voi kompensoida riittämätöntä kuumennusta, eikä korkea alkalisuus voi loputtomasti kompensoida vakavaa orgaanista ylikuormitusta.
Vakaa ruuansulatus tulee ylläpitämällä yhdistetty biologinen ympäristö , ei optimoida yhtä parametria erikseen.
Anaerobinen mädätys tuottaa biokaasua, joka sisältää pääosin metaania ja hiilidioksidia sekä vesihöyryä, rikkivetyä ja hivenjäämiä.
EPA kuvailee anaerobisista järjestelmistä peräisin olevan raakabiokaasun sisältävän yleensä noin 45-65 % metaania , vaikka todellinen koostumus riippuu voimakkaasti raaka-aineesta ja toiminnasta.
Jätevesilaitoksissa tämä kaasu voi olla:
Yhdyskuntaliete yksin ei välttämättä aina maksimoi olemassa olevan keittimen energiapotentiaalia.
Sopivien korkeaenergisten orgaanisten jätteiden, kuten elintarvikejätteiden, ruokajätteiden, rasvojen, öljyjen ja rasvan lisääminen voi lisätä biohajoavan hiilen kuormitusta ja siten lisätä biokaasun tuotantoa.
EPA tunnistaa rinnakkaissulatuksen menetelmäksi, joka voi lisätä kaasun tuotantoa muutoin vähätuottoisista raaka-aineista. Yksi mainittu Yhdysvaltain jätevesilaitos, joka vastaanottaa elintarvikejätteitä ja rasvoja, öljyjä ja rasvoja, noin kaksinkertaisti biokaasun tuotantonsa.
Tämä ei tarkoita, että suurin mahdollinen rehun lisäys olisi toivottavaa. Saapuvat substraatit tulee arvioida:
Raaka keittokaasu ei normaalisti sovellu suoraan ruiskutettavaksi maakaasuputkeen.
Tyypillinen päivitys sisältää useita hoitovaiheita:
Rikkivedyn poisto: Rautapohjaiset väliaineet, aktiivihiili, biologinen rikinpoisto tai muut tekniikat poistavat syövyttäviä H2S:iä.
Kosteuden poisto: Jäähdytys, kondensaatio, kuivaus tai adsorptio vähentää vesihöyryä.
CO2-erotus: Kalvon erotus, paineenvaihteluadsorptio, veden pesu tai kemiallinen absorptio voivat lisätä metaanipitoisuutta.
Epäpuhtauksien valvonta: Siloksaanit ja VOC-yhdisteet saattavat myös vaatia poistoa jätevesilähteestä ja lopullisesta kaasun spesifikaatiosta riippuen.
EPA raportoi, että päivitetty RNG sisältää yleensä vähintään 90 % metaania, kun taas putkiin ruiskutettu RNG yleensä saavuttaa noin 96-98 % metaania , vastaanottavan laitoksen kaasun laatueritelmien mukaisesti.
Yhdysvaltalaishankkeissa vaatimukset täyttävä uusiutuva CNG tai LNG, joka on tuotettu biokaasusta kunnallisista jätevedenpuhdistamoista, voivat kuulua myös liittovaltion uusiutuvien polttoaineiden standardiin hyväksyttyjen reittien piiriin.
Toimijoiden tulisi reagoida trendeihin ennen kuin metaanin tuotanto romahtaa.
Vaahtoaminen 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.
Varoitusmerkkejä ovat:
Korjaavia toimenpiteitä voivat olla kuormituksen vähentäminen, sekoituksen jakautumisen parantaminen, ongelmallisten raaka-aineiden hallinta, lietteen poiston säätäminen ja pysyvän vaahdon mekaaninen hallinta.
Orgaanisen kuormituksen äkillinen nousu lisää usein hapon tuotantoa ennen kuin metaania muodostavat organismit voivat reagoida.
VFA alkaa kerääntyä, emäksisyys kuluu ja pH lopulta laskee.
kuitenkin pH yksin on myöhäinen indikaattori koska bikarbonaattipuskurointi voi piilottaa kehittyvän epävakauden.
Siksi käyttäjät seuraavat yleisesti VFA:ta yhdessä kokonais- tai bikarbonaattialkaliteetin kanssa. Jatkuvasti kasvava VFA-emäksisyyssuhde on yleensä tärkeämpi kuin yksi erillinen lukema. Käytännön toimintasääntönä on, että alle 0,3:n arvot viittaavat yleensä mukavaan puskurointiin, kun taas jatkuva liike noin 0,4–0,5 tai korkeampaan suuntaan pitäisi käynnistää tutkimuksen. Paikkakohtaisten historiallisten trendien tulisi aina olla etusijalla yleiseen hälytyspisteeseen nähden.
Mahdollisia vastauksia ovat:
Proteiinipitoisista raaka-aineista vapautuu ammoniakkia, kun taas rikkiä sisältävä jäte voi tuottaa rikkivetyä.
Ammoniakin myrkyllinen fraktio riippuu voimakkaasti pH:sta ja lämpötilasta, joten yhdessä laitoksessa onnistuneesti toimiva kokonaisammoniakkipitoisuus voi aiheuttaa estoa eri olosuhteissa.
Sulfidi aiheuttaa sekä biologisia että toiminnallisia ongelmia, koska liuennut sulfidi voi estää mikro-organismeja, kun taas kaasumainen H2S aiheuttaa vakavia korroosiota ja turvallisuusongelmia.
Trendaavat metaaniprosentti, CO2, H2S, VFA, emäksisyys, pH, kaasuntuotanto ja syöttökuorma yhdessä tarjoaa paljon vahvemman ennakkovaroitusjärjestelmän kuin pelkkään kaasumäärään luottaminen.
Anaerobinen mädätys ei poista lietettä. Se muuntaa biohajoavaa orgaanista materiaalia jättäen samalla stabiloidun mädätteen, joka sisältää vettä, kiintoaineita, typpeä, fosforia ja epäorgaanista materiaalia.
Hajottamisen jälkeen jätevesilaitokset käyttävät yleensä sentrifugeja, hihnasuodatinpuristimia, ruuvipuristimia tai muita vedenpoistolaitteita kuljetusmäärän vähentämiseksi.
Nestemäinen keskeinen tai suodos palauttaa normaalisti merkittävän määrän ammoniakkia ja liukoista fosforia jätevedenkäsittelyprosessiin. Suuremmissa laitoksissa nämä sivuvirran ravinnekuormitukset voivat oikeuttaa erillisen typpikäsittelyn tai fosforin talteenoton.
Yksi yhä tärkeämpi vaihtoehto on fosforin talteenotto käyttökelpoisena fosfaattituotteena sen sijaan, että sallittaisiin hallitsematon struviitin saostuminen putkiin, pumppuihin ja vedenpoistolaitteisiin.
Biokiinteiden aineiden jakautuminen on myös otettava huomioon prosessin suunnittelussa.
Yhdysvaltain EPA-sääntöjen mukaan Luokka A ja B viittaavat ensisijaisesti patogeenien vähentämisvaatimuksiin , ja niillä on erilaiset maankäyttövaatimukset. Luokan B biokiinteät aineet voivat silti sisältää havaittavia taudinaiheuttajia ja siksi vaativat paikkarajoituksia, kun taas luokan A biokiinteät aineet täyttävät tiukemmat patogeenien vähentämisvaatimukset.
Sen vuoksi anaerobista mädätystä ei pitäisi automaattisesti kuvailla "luokan A biokiinteiden aineiden" tuottamiseksi. Täydellinen hoitosarja ja sovellettavat osan 503 kriteerit määräävät lopullisen luokituksen.
Käynnistyksen tulee olla asteittainen.
Käytännön sekvenssi sisältää:
Uuden keittimen lataaminen täyteen suunniteltuun kapasiteettiin välittömästi voi mahdollistaa hapon tuotannon ohittamaan kehittyvän metanogeenisen populaation.
Taloudellisesta näkökulmasta paras jäteveden keitin ei siis välttämättä ole se reaktori, joka tuottaa mahdollisimman paljon biokaasua. Toimijoiden tulee verrata lämmitys- ja sekoitusenergiaa, kiintoainesäästöjä, kemikaalien kulutusta, kunnossapitoa, biokaasun käyttöä, ravinteiden sivuvirtakäsittelyä ja mahdollisia RNG- tai sähkötuloja yhtenä kokonaisuutena.
Keittimen suorituskyky alkaa tarkasta jäteveden ja lietteen karakterisoinnista.
Ennen kuin valitset reaktorin, sekoitusjärjestelmän, kaasunkäsittelyyksikön tai niihin liittyvän jätevedenkäsittelylaitteiston, määritä odotettu kiintoainekuormitus, COD-ominaisuudet, lämpötila, rikki- ja typpipitoisuus, HRT-tarve, lopullinen biokiinteiden aineiden reitti ja biokaasun käyttötarkoitus.
Hangzhou Nihao Environmental Tech Co., Ltd. toimittaa jätevedenpuhdistustuotteita ja tukee kunnallisia ja teollisia puhdistusprojekteja prosessilähtöisellä laitevalinnalla.
Jos suunnittelet uutta jätevedenkäsittelyjärjestelmää tai päivität olemassa olevaa biologista prosessia, ota yhteyttä Nihao vesi virtausnopeuden, jätevesien ominaisuuksien, käsittelytavoitteen ja olemassa olevien prosessitietojen kanssa. Tiimimme voi auttaa arvioimaan sopivat puhdistuskokoonpanot ja tukilaitteet koko jätevedenkäsittelysarjalle.
Neljä vaihetta ovat hydrolyysi, asidogeneesi, asetogeneesi ja metanogeneesi. Monimutkainen orgaaninen materiaali muunnetaan ensin liukoisiksi yhdisteiksi, sitten haihtuviksi hapoiksi ja muiksi välituotteiksi, sitten asetaatti ja vety ja lopuksi metaani ja hiilidioksidi.
Mesofiilinen mädätys toimii yleensä noin 30–38 °C:ssa, ja noin 35 °C:ta käytetään yleisesti kunnallisissa lietteen keittimissä. Termofiilinen digestio toimii normaalisti noin 50–57 °C:ssa. Termofiiliset järjestelmät voivat aikaansaada nopeammat biologiset reaktiot ja suuremman patogeenien vähenemisen, mutta ne ovat yleensä herkempiä lämpötilan muutoksille ja prosessihäiriöille.
HRT määrittää, kuinka kauan materiaalia jää reaktoriin, kun taas OLR edustaa, kuinka paljon orgaanista materiaalia levitetään reaktoritilavuusyksikköä kohti päivässä. Liiallinen kuormitus yhdistettynä riittämättömään retentioon voi aiheuttaa VFA:n kertymistä, koska hapon muodostuminen ylittää metanogeenisen konversiokapasiteetin.
Vaahtoaminen 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.
Raaka biokaasu puhdistetaan veden, rikkivedyn, hiilidioksidin ja epäpuhtauksien, kuten siloksaanien ja VOC-yhdisteiden, poistamiseksi. Teknologiat voivat sisältää aktiivihiiltä, rautaväliaineita, kalvoja, paineenvaihteluadsorptio- ja pesujärjestelmiä. Putkilinjalaatuinen RNG vaatii tyypillisesti paljon korkeamman metaanipitoisuuden kuin käsittelemätön keittokaasu.
Monet kunnalliset keittimet tähtäävät noin 40–60 % haihtuvien kiintoaineiden tuhoamiseen lietteen biohajoavuudesta ja prosessisuunnittelusta riippuen. Yhdysvalloissa haihtuvien kiintoaineiden vähentäminen 38 %:lla on erityisen tärkeää, koska se on yksi EPA-vaihtoehto vektorin houkuttelevuuden vähentämiseksi alle 40 CFR Part 503:n.
Suuria vaaroja ovat metaanipalo- ja räjähdysvaara, rikkivedyn myrkyllisyys, happivajaat ilmat, paineistettu kaasu, suljetut tilat ja liikkuvat laitteet. Tiloissa tulee käyttää asianmukaista kaasunilmaisua, ilmanvaihtoa, paine- ja tyhjiösuojausta, liekinhallintaa, sähköluokitusta, suljetun tilan menetelmiä, hätäpysäytysjärjestelmiä ja paikkakohtaisia toimintamenetelmiä. Sovellettavat OSHA-, palo-, sähkö- ja paikalliset vaatimukset tulee tarkistaa järjestelmän suunnittelun ja käytön aikana.
86-571-88647609
+ 86-15267462807
Englanti
عربي
español