Podrobna razlaga postopka cisterne za zakisljenje hidrolize

1. ozadje
S pospeševalnim tempom industrializacije in hitro rastjo mestnega prebivalstva se povečuje povpraševanje družbe po vodnih virih, odvajanje odpadne vode pa je tudi nenehno naraščanje. Če se velike količine odpadne vode, ki vsebujejo organska onesnaževala, brez zdravljenja odvajajo neposredno v naravna vodna telesa, lahko to privede do resnega onesnaževanja rek, jezer in podzemne vode, kar povzroči vrsto okoljskih problemov, kot sta evtrofikacija in smrt vodnega življenja. Tradicionalne metode čiščenja odpadne vode, kot sta aktivirano blato in kontaktno oksidacijo, večinoma temeljijo na aerobnem čiščenju. Medtem ko so ti procesi učinkoviti za odstranjevanje nizke - koncentracije, biološko razgradljive odpadne vode, so vedno bolj ranljivi za visoko - koncentracija Organska odpadna voda in industrijsko odpadno vodo s slabo biološko razgradljivostjo, kot so visoka poraba energije, težave pri čiščenju in nestabilni iztočnici.

V tem ozadju so raziskovalci začeli iskati več stroškov - učinkovite in učinkovite postopke predobdelave. Za reševanje pomanjkljivosti tradicionalnih procesov je bil predlagan rezervoar za zakisljevanje hidrolize. Njegov osnovni koncept je uporaba presnovnih funkcij anaerobnih mikroorganizmov in hidroliznih in acidogenih bakterij, da postopoma razpadejo rekalcitantne makromolekule v topne majhne molekule, ki se nato pretvorijo v snovi, kot so volatilne maščobne kisline, ki se zlahka razgradijo. To izboljšuje biorazgradljivost odpadne vode, znatno zmanjša obremenitev naknadne aerobne ali anaerobne sisteme in celoten postopek čiščenja naredi bolj stabilen in zanesljiv.

2. Vloga pri čiščenju odpadne vode
V sodobnih sistemih za čiščenje odpadnih voda hidroliza in zakisljevanje pogosto služijo kot ključni pred - ali vmesni korak. Na primer, v procesu AB Age A Stage v prvi vrsti izvaja hidrolizo in zakistev, pretvori makromolekule v majhne molekule. Namestitev hidrolize in zakisljivega rezervoarja pred reaktorjem UASB lahko učinkovito izboljša lastnosti vpliva in znatno poveča učinkovitost poznejše anaerobne prebave. Pri čiščenju odpadne vode za panoge, kot so hrana, izdelava papirjev in farmacevtska zdravila, hidroliza in zakisljevanje, pogosto služijo kot povezovalna enota, kar utira pot za nadaljnjo napredno zdravljenje. Lahko rečemo, da rezervoar za hidrolizo in zakikanje ni le "enota predhodne obdelave" pri čiščenju odpadne vode, ampak tudi "jedro za pretvorbo in pretvorbo", ki določa stabilno in učinkovito delovanje celotnega sistema.

3. Status raziskav in uporabe
Tehnologija hidrolize in zakisanja se je razvila razmeroma zgodaj. V sedemdesetih letih prejšnjega stoletja so znanstveniki z razširjenim sprejemanjem anaerobnih procesov prebave postopoma spoznali, da lahko dodajanje faze hidrolize in zakisanja pred anaerobno prebavo lahko učinkovito izboljša splošno učinkovitost sistema, kar vodi do njegove praktične uporabe. Države v Evropi in Združenih državah Amerike so v komunalnih čistilnih napravah in nekaterih procesih za čiščenje odpadnih voda široko uporabile postopke hidrolize in zakisanja, kar je nabiral obsežne operativne izkušnje.

Od osemdesetih let prejšnjega stoletja je tehnologija hidrolize in zakisanja postopoma dozorela s kombinacijo uvoženih tehnologij in neodvisnih raziskav. Trenutno se pogosto uporablja ne le v velikih - lestvici občinskih čistilnih naprav, ampak tudi pri čiščenju odpadne vode v farmacevtski predelavi, tiskanju in barvanju, usnjah in ribogojstvu. V zadnjih letih je z naraščajočimi okoljskimi standardi in naraščajočimi pritiski na energijo razvoj hidrolize in zakisljevanja dal večji poudarek na optimizaciji rezervoarjev, optimizaciji mikrobne skupnosti in integraciji z drugimi novimi procesi, ki prikazujejo široke možnosti uporabe.

1. postopek hidrolize
Hidroliza je prvi korak pri delovanju rezervoarja za hidrolizo in zakistev. Odpadna voda pogosto vsebuje velike količine netopne ali slabo topne visoke - molekularne - teže organske snovi, kot so beljakovine, maščobe, škrob, celuloza in lignin. Te makromolekule neučinkovito uporabljajo neposredno z aerobnimi ali anaerobnimi mikroorganizmi ali celo težko razgraditi, kar ima za posledico neučinkovito zdravljenje. Hidrolitne bakterije izločajo zunajcelične encime, da te makromolekule postopoma razgradijo na manjše, topne snovi. Na primer, proteaze razgradijo beljakovine na peptide in aminokisline, lipaze razgradijo trigliceride v glicerol in maščobne kisline, amilaze pa razgradijo polisaharide v glukozo in maltozo. Te manjše molekule niso le bolj topne, ampak tudi lažje na voljo drugim mikroorganizmom, ki postavljajo temelje za kasnejšo fazo zakisanja.

2. postopek zakisanja
Zakisanje je ključni korak po hidrolizi. V tej fazi kislina -, ki proizvajajo bakterije, razmnožujejo in uporabljajo majhne molekule, ki nastanejo med fazo hidrolize skozi kompleksne presnovne poti, da nastanejo različne hlapne maščobne kisline (VFA), kot so ocetna kislina, propionska kislina in butinska kislina. Prav tako proizvajajo majhne količine alkohola, vodika in ogljikovega dioksida. Ta postopek ne samo zmanjšuje delež ognjevzdržnih snovi v odpadni vodi, ampak tudi znatno izboljša njegovo biološko razgradljivost. Hlapne maščobne kisline so odlični substrati za številne anaerobne metanogene in aerobne mikroorganizme in jih je mogoče hitro uporabiti ter tako zagotoviti stabilno in učinkovito delovanje nadaljnjih procesov.

3. Mikrobna skupnost
Postopek hidrolize - vključuje široko paleto mikroorganizmov, predvsem hidrolitskih bakterij, acidogenih bakterij in nekaterih fakultativnih anaerobov. Hidrolitne bakterije razgradijo velike molekule, medtem ko acidogene bakterije še naprej fermentirajo, da proizvajajo majhne molekule. Ta dva dopolnjujeta drug drugega in tvorita jedro gonilno silo hidrolize - postopek zakisanja. Raziskave so pokazale, da je mikrobna skupnost v hidrolizi - cisterne za zakikanje zelo raznolike. Ta raznolikost zagotavlja, da lahko rezervoar hkrati predela različne vrste organskih snovi, kar izboljša splošno učinkovitost.

4. Vpliv na nadaljnje zdravljenje
Hlapne maščobne kisline v hidrolizi - produkti zakisanja so zelo pomembni za nadaljnje zdravljenje. Prvič, VFA so neposredni substrati za metanogene in lahko znatno povečajo učinkovitost proizvodnje plina anaerobne prebave. Drugič, prisotnost VFAS znatno poveča razmerje med odpadnimi vodami BPK/CODCR in s tem izboljša zmogljivost čiščenja anaerobnih, anoksičnih in aerobnih procesov. Zato hidroliza in zakisanje ni samo neodvisen proces, ampak tudi ključna povezava, ki povezuje anaerobno in aerobno zdravljenje, ki optimizira celotno verigo zdravljenja.

1. funkcionalne značilnosti
Funkcije hidrolize in zakisljivega rezervoarja lahko povzamemo kot "razgradnjo, transformacijo in puferiranje." Najprej lahko razgradi rekalcitrantne makromolekule na manjše molekule in s tem razpade organske snovi. Drugič, oblikovanje snovi pretvori s proizvodnjo kislin, kar izboljšuje biološko razgradljivost. Končno deluje kot regulator in pufer znotraj celotnega sistema za čiščenje odpadne vode, kar učinkovito zmanjšuje tlak na naslednjih enotah za čiščenje.

2. značilnosti procesa
Rezervoarji za hidrolizo in zakikanje delujejo v razmeroma prilagodljivih pogojih, ki ne zahtevajo energije - intenzivne sisteme prezračevanja in zahtevajo le anaerobno okolje. To ima za posledico znatno nižjo porabo energije kot tradicionalni aerobni procesi. Poleg tega so zahteve za upravljanje razmeroma preproste; Operaterji morajo samo nadzorovati vplivno kakovost in prostornino ter vzdrževati ustrezno temperaturo in pH. Zaradi bogate mikrobne skupnosti v rezervoarjih, ki ima močno prilagodljivost in toleranco, so hidroliza in zakisljišče zelo odporni na nihanja kakovosti vode in šoke obremenitve.

3. Omejitve
Medtem ko rezervoarji za hidrolizo in zakikanje ponujajo številne prednosti, imajo tudi nekatere omejitve. Prvič, uporaba hidrolize in zakisljivega rezervoarja je težko doseči standarde iz opustitev in običajno zahteva integracijo z drugimi procesi. Drugič, proces hidrolize in zakisanja je temperatura - občutljiva, zlasti pri nizkih temperaturah, kjer se mikrobna aktivnost znatno zmanjša, kar vodi do zmanjšane učinkovitosti zdravljenja. Poleg tega rezervoarji za hidrolizo in zakikanje na splošno zahtevajo dolg hidravlični čas zadrževanja (HRT) in zasedajo razmeroma veliko območje, ki je lahko omejitev na zemljiščih -. Nazadnje, ker lahko anaerobni metabolizem proizvaja vonjne pline, je treba med načrtovanjem in delovanjem upoštevati ukrepe za tesnjenje in deodorizacijo.

1. struktura
Odvisno od lastnosti odpadne vode in zahtev za čiščenje imajo hidroliza in zakisljevanje različne strukturne vrste:

Plug - pretočni rezervoarji za hidrolizo in zakikanje: odpadna voda vstopi na en konec in se postopoma potisne skozi telo rezervoarja. Ko se HRT povečuje, se postopek hidrolize in zakisanja postopoma zaključi. Ta vrsta rezervoarja je v strukturi preprosta in enostavna za upravljanje, vendar lahko predstavlja tveganje za kratko - vezje.

Reaktor z zmedenim tokom (ABR): V rezervoarju je zasnovanih več predelkov, kar omogoča pretakanje odpadne vode v odsekih, pri čemer je vsak odsek, ki je sposoben biti neodvisen reakcije hidrolize in zakisanja. To ne samo podaljša čas stika med odpadno vodo in mikroorganizmi, ampak tudi izboljša splošno učinkovitost.

Napolnjen reaktor za biofilm: V rezervoar je nameščena velika količina polnila, kar omogoča, da se mikroorganizmi pritrdijo in rastejo. Polnilo poveča specifično površino, kar znatno poveča biomaso in ga prilega za obdelavo medija - in visoko - koncentracijska odpadna voda.

2. Ključne točke oblikovanja rezervoarjev
Pri oblikovanju rezervoarja za hidrolizo in zakisanja je treba upoštevati naslednje ključne premisleke:

Hidravlični čas zadrževanja (HRT): Običajno 6–12 ur, čeprav so za visoko - koncentracijska odpadna voda morda potrebni daljši časi.

Volumetrična obremenitev: na splošno nadzorovana v območju 1–3 kg CODCR/(M³ · D), da se zagotovi stabilnost sistema.

Sistem za distribucijo vode: Zagotovite enakomerno porazdelitev dohodne vode, da se izognete kratkim - vezjem in mrtvim točkam.

Agitacija in mešanje: Nekateri modeli vključujejo vznemirjene naprave ali recirkulacijske sisteme, da se prepreči kopičenje usedlin in izboljšajo kontaktno učinkovitost med mikroorganizmi in substrat.

3. mikroorganizmi in polnila
Mikroorganizmi v rezervoarjih za hidrolizo in zakikanje ponavadi rastejo predvsem s pritrditvijo, zaradi česar je izbira polnila ključna. Običajna polnila vključujejo cevi, nagnjene k satju, in elastične tri - dimenzijske polnila. Ta polnila imajo veliko površino, ki zagotavlja stabilno pritrdilno okolje za mikroorganizme in s tem poveča biomaso znotraj rezervoarja. Povečajo tudi turbulenco vode, kar spodbuja prenos mase. Blato v rezervoarju je običajno sestavljeno iz flokulentnega ali zrnatega blata, ki olajša usedanje in trdno - ločevanje tekočine. Raznolikost strukture mikrobne skupnosti zagotavlja, da lahko sistem hkrati obravnava več onesnaževal in tako izboljša splošno stabilnost.

1. Prednosti
Izboljšana biološka razgradljivost: razmerje med BOD₅/CODCR je bistveno izboljšano, kar ustvarja ugodne pogoje za nadaljnje procese.

Odpornost za udarno obremenitev: učinkovito ublaži znatna nihanja kakovosti ali količine vode.

Nizka proizvodnja blata: Anaerobni sistemi v primerjavi z aerobnimi sistemi proizvajajo manj presežnega blata, kar zmanjša tlak na obdelavo blata.

2. Slabosti

Težko je samo s to metodo izpolnjevati standarde za odplake: običajno zahteva integracijo z drugimi procesi.

Temperaturne omejitve: Učinkovitost zdravljenja se pri nizkih zimskih temperaturah zmanjšuje.

Velik odtis: zahteve po visokih zemljiških virih.

Ustvarjanje vonja: Za njegovo nadzor so potrebni ukrepi za prezračevanje in deodorizacijo.

1. Visoka - koncentracija Organska odpadna voda
Odpadne vode iz panog, kot so predelava hrane, zakol, ribogojstvo, farmacevtska zdravila, usnje in izdelava papirjev, imajo pogosto visoko koncentracijo organske snovi. Neposredno hranjenje v aerobni rezervoar bi povzročilo hudo preobremenitev in povečano porabo energije. V takih primerih lahko namestitev hidrolize in zakisljivega rezervoarja za prvotno zmanjšanje koncentracije CODCR in izboljšanje biološke razgradljivosti znatno izboljša splošno delovanje sistema.

2. odpadna voda s slabo biološko razgradnjo
Odpadne vode iz tiskanja in barvanja, farmacevtskih izdelkov in kemične industrije imajo pogosto razmerje CoDCR/BPK, ki presega 2,5, kar kaže na slabo biološko razgradljivost. Neposredno hranjenje v aerobni rezervoar bi povzročilo premajhno odstranjevanje in visoko porabo obratovalne energije. Zdravljenje s hidrolizo in zakisanjem lahko znatno izboljša biološko razgradljivost, zaradi česar je aerobne enote bolj ekonomične in učinkovitejše.

3. Situacije z velikimi nihanji kakovosti in količine vode
Nekatera industrijska podjetja doživljajo neenakomerni izpust odpadne vode, kakovost vode pa pogosto niha s spremembami proizvodnih procesov. Rezervoarji za hidrolizo in zakikanje lahko služijo kot puferji, stabilizirajo vplivno kakovost in količino, kar prepreči, da bi poznejši sistemi doživeli šoke, ki bi lahko privedli do zmanjšane učinkovitosti ali celo propada.

4. Priključitev z določenimi procesi
V AB procesih so bistveni rezervoarji za hidrolizo in zakikanje. Namestitev hidrolize in zakisljivega rezervoarja pred anaerobnimi reaktorji, kot sta UASB in IC, lahko znatno izboljša učinkovitost proizvodnje plina in stabilnost anaerobnega sistema. Dodajanje koraka hidrolize in zakisanja pred aerobno obdelavo ali napredno oksidacijo ustvarja tudi boljše pogoje za poznejše reakcije.

5. Potreba po izboljšanju splošne udarne odpornosti
Centralizirani sistemi za čiščenje v občinskih čistilnih napravah in industrijskih parkih pogosto doživljajo nenadno onesnaževanje ali nenadno povečanje volumna vode. Za izboljšanje splošne odpornosti na udarce se v procesni tok pogosto dodajajo hidroliza in zakisljevanje, da se prepreči nestabilnost sistema.

1. občinska čistilna naprava
Velika komunalna čistilna naprava odpadne vode uporablja postopek AB, odsek A pa je rezervoar za hidrolizo in zakistev. Operativni rezultati kažejo, da odsek A ne samo odstranjuje približno 30% COD₂CR v vplivu, ampak tudi znatno izboljša biološko razgradljivost odpadne vode. Aerobna obdelava v oddelku B zagotavlja nadaljnjo stabilnost, z odtoki pa dosledno izpolnjuje standarde, kar kaže na nenadomestljivo vlogo rezervoarja za hidrolizo in zakisanost pri občinskem čiščenju odpadnih voda.

2. Odpadna voda hrane
V mlečni tovarni je imela odpadna voda koncentracijo COD₂CR do 6000 mg/L in je vsebovala velike količine beljakovin in maščobe. Neposredno dovajanje odpadne vode v aerobni sistem bi povzročilo prekomerno povpraševanje po kisiku in visoko porabo energije. Po predhodni obdelavi v rezervoarju za hidrolizo in zakisanja se je COD₂CR zmanjšala na 3000 mg/L, razmerje BPK/COD₂CR pa se je povečalo z 0,28 na 0,5. Nato je odtok vstopil v enoto za aerobno zdravljenje, ki dosledno izpolnjuje nacionalne standarde emisij.

3. Farmacevtska odpadna voda
Farmacevtska odpadna voda ima kompleksno sestavo, ki pogosto vsebuje referenčno organsko snov in nizko razmerje med BPK/COD₅. Po zdravljenju v rezervoarju za hidrolizo in zakisanje hitrosti odstranjevanja COD₅ dosežejo 20–40%, kar bistveno izboljša biorazgradljivost. Naslednja obdelava s kontaktnim oksidacijskim postopkom stabilizira ravni izliva in amoniaka dušika v sprejemljivih mejah, kar kaže na ključno vlogo rezervoarjev za hidrolizo in zakisanje pri farmacevtskem čiščenju odpadne vode.