A rezervor de acidifiere prin hidrolizăeste o unitate avansată de pretratare biologică utilizată pe scară largă în sistemele de tratare a apelor uzate municipale și industriale. Îmbunătățește biodegradabilitatea apelor uzate prin transformarea poluanților organici complecși în compuși biodegradabili mai simpli prin reacții de hidroliză și acidificare.

În multe proiecte de tratare a apelor uzate industriale, o mare parte a poluanților organici există sub formă de compuși macromoleculari complecși care sunt dificil de degradat direct pentru sistemele convenționale de tratare biologică. Un reactor de acidificare prin hidroliză descompune aceste substanțe complexe în molecule organice mai mici, îmbunătățindRaportul BOD/CODși crearea unor condiții mai favorabile pentru procesele ulterioare de tratare biologică.

În comparație cu metodele tradiționale de tratare, tehnologia acidificării prin hidroliză oferă mai multe avantaje:

Reduce complexitatea poluanților organici.

Îmbunătățește biodegradabilitatea apei uzate.

Îmbunătățește eficiența tratamentului biologic în aval.

Oferă capacitate de tamponare împotriva fluctuațiilor în calitatea apei uzate și a debitului.

Reduce sarcina de tratament asupra proceselor ulterioare.

Din acest motiv, rezervoarele de acidificare prin hidroliză au devenit o tehnologie importantă de pretratare în stațiile de epurare a apelor uzate, în special pentru apele uzate industriale cu încărcături organice mari sau biodegradabilitate slabă.

Cu toate acestea, aplicarea cu succes depinde în mare măsură de selectarea tipului corect de reactor și de proiectarea sistemului în funcție de caracteristicile apei uzate.

Problemele de inginerie obișnuite, cum ar fi acumularea de nămol, scurt-circuitul hidraulic,-spălarea nămolului și calitatea instabilă a efluentului sunt adesea cauzate de selecția necorespunzătoare a reactorului sau de o atenție insuficientă acordată detaliilor structurale.

Unul dintre cele trei tipuri principale de rezervoare de acidificare prin hidroliză utilizate în aplicații de inginerie este:

Rezervor de acidificare cu hidroliză cu curgere ascendentă

Fiecare tip de reactor are caracteristici structurale, principii de funcționare, avantaje și scenarii de aplicare diferite.

Procesul de acidificare prin hidroliză se bazează pe activitatea microorganismelor anaerobe și facultative.

Procesul include în principal două etape:

2.1 Etapa de hidroliză

În timpul hidrolizei, microorganismele secretă enzime extracelulare care descompun moleculele organice mari, inclusiv:

Proteinele

Carbohidrați

Lipidele

Polimeri organici complecși

Aceste substanțe macromoleculare sunt transformate în compuși solubili mai mici, cum ar fi:

Aminoacizi

Zaharuri

Acizi grași

Această transformare îmbunătățește accesibilitatea poluanților pentru microorganisme.

2.2 Etapa de acidificare

În timpul acidificării, bacteriile producătoare de acid-transformă produsele de hidroliză în:

Acizi grași volatili (AGV)

Acizi organici

Alcoolii

Hidrogen

dioxid de carbon

Aceste produse sunt mai ușor de utilizat de către microorganismele de tratament biologic din aval.

Spre deosebire de sistemele de digestie anaerobă care se concentrează pe producția de metan, rezervoarele de acidificare prin hidroliză urmăresc în principal să îmbunătățească biodegradabilitatea apei uzate și să sporească eficiența epurării ulterioare.

3.1 Îmbunătățirea biodegradabilității apelor uzate

Multe fluxuri de ape uzate industriale conțin compuși organici refractari cu biodegradabilitate slabă.

Acidificarea prin hidroliză transformă aceste substanțe în molecule biodegradabile mai mici, crescând eficacitatea sistemelor de tratare biologică.

Un raport de biodegradabilitate mai mare permite procese în aval, cum ar fi:

Sisteme cu nămol activ

sisteme MBBR

sisteme SBR

Reactoarele cu biofilm

pentru a opera mai eficient.

3.2 Reduceți sarcina de tratament COD

Acidificarea prin hidroliză ajută la transformarea COD complexă în forme mai biodegradabile.

Deși reactorul nu este proiectat în primul rând pentru îndepărtarea completă a COD, el îmbunătățește eficiența conversiei COD și reduce încărcătura organică care intră în următoarele etape de tratament.

3.3 Îmbunătățirea rezistenței la încărcare la șoc

Apele uzate industriale se confruntă adesea cu fluctuații în:

Concentrație organică

Debitul

Poluanți toxici

Un rezervor de acidificare prin hidroliză proiectat corespunzător oferă capacitate de tamponare și protejează procesele biologice din aval de schimbările bruște.

3.4 Reducerea producției de nămol

În comparație cu procesele de tratare aerobă, acidificarea prin hidroliză funcționează în condiții de oxigen scăzut și în general produce mai puțin exces de nămol.

Acest lucru ajută la reducerea:

Costurile de eliminare a nămolului

Cerințe de manipulare a nămolului

Cheltuieli totale de exploatare

Reactoarele de acidificare prin hidroliză pot fi clasificate în funcție de condițiile lor hidraulice, metodele de amestecare și strategiile de reținere a biomasei.

Cele trei modele principale sunt discutate mai jos.

Prezentare generală

Rezervorul de acidifiere cu hidroliză cu curgere ascendentă este în prezent tipul de reactor cel mai frecvent aplicat datorită structurii sale simple, costurilor de operare reduse și performanței fiabile.

Este utilizat pe scară largă în:

Tratarea apelor uzate municipale

Ape uzate de prelucrare a alimentelor

Ape uzate textile

Ape uzate de fabricare a hârtiei

Tratarea generală a apelor uzate industriale

Principiul de lucru

Apa uzată intră în reactor printr-un sistem de distribuție pe fund și curge în sus printr-o pătură de nămol suspendat.

În timpul fluxului ascendent:

Apele uzate intră în contact cu-nămol facultativ cu concentrație mare.

Solidele în suspensie sunt reținute.

Bacteriile hidrolitice degradează compuși organici complecși.

Se generează substanțe biodegradabile solubile.

Supernatantul tratat este colectat din secțiunea superioară și descărcat în unitățile de tratare ulterioare.

Proiectarea structurală a unui rezervor de acidificare cu hidroliză cu curgere ascendentă

Rezervorul de acidificare cu hidroliză cu curgere ascendentă adoptă în general astructură verticală a reactorului stratificat. De jos în sus, rezervorul poate fi împărțit în patru zone funcționale:

Zona de distribuție a apei de fund

Zona de reacție a nămolului

Zona de separare a nămolului{0}}apei

Zona de colectare a efluenților

Fiecare zonă îndeplinește o funcție specifică pentru a asigura funcționarea stabilă a reactorului.

1. Zona de distribuție a apei de fund

Zona de distribuție inferioară este responsabilă pentru distribuirea uniformă a apei uzate influente pe întreaga secțiune transversală-reactorului.

Metodele comune de distribuție includ:

Sisteme de conducte perforate ramificate

Sisteme de distribuție a apei cu impulsuri

Conductele de distribuție sunt de obicei aranjate cu duze-în jos sau înclinate pentru a obține o distribuție uniformă a fluxului.

Viteza curgerii la deschiderile de distribuție trebuie, în general, controlată în:

1.8–2.5 m/s

pentru a preveni blocarea menținând în același timp distribuția hidraulică eficientă.

Fundul rezervorului este de obicei proiectat cu o pantă de:

0.5%–1%

și echipate cu instalații de evacuare a nămolului pentru a preveni zonele moarte și acumularea nămolului.

Zona de reacție a nămolului de mijloc

Zona de reacție a nămolului este zona centrală de tratare a reactorului.

Parametrii tipici de proiectare includ:

Adâncimea efectivă a apei:4–6 m

Timp de retenție hidraulic (HRT):4–8 ore

Grosimea păturii de nămol:2–3 m

Concentrația nămolului:8–12 g/L

În această zonă:

Apele uzate intră în contact cu nămolul cu concentrație mare{0}.

Microorganismele hidrolitice degradează materia organică complexă.

Solidele în suspensie sunt captate.

Biodegradabilitatea este îmbunătățită.

Menținerea unei pături stabile de nămol este esențială pentru obținerea unei performanțe consistente de tratare.

Zona superioară de separare a nămolului{0}}apă

Secțiunea superioară funcționează ca zonă de separare a nămolului{0}}apei.

Adâncimea tipică a apei:

1–1.5 m

Pe măsură ce viteza de curgere ascendentă scade, particulele de nămol în suspensie se pot depune înapoi în zona de reacție.

Aceasta reduce:

Pierderi de nămol

Eliminarea biomasei

Concentrația de solide în suspensie efluent

O zonă de separare proiectată corespunzător este esențială pentru menținerea stabilității-reactorului pe termen lung.

Zona de colectare a efluenților de top

Zona superioară de efluent este proiectată pentru colectarea uniformă a apei tratate.

Structurile comune includ:

Deversoare triunghiulare

Deversoare dreptunghiulare

Sistemul poate include, de asemenea, instalații de evacuare a gazelor pentru a elimina:

Urme de biogaz

Compuși organici volatili (COV)

Acest lucru ajută la menținerea unor condiții stabile de presiune în interiorul reactorului.

Avantajele rezervoarelor de acidificare cu hidroliză cu flux ascendent

Principalele avantaje includ:

1. Structură simplă

Reactorul are o configurație relativ simplă, fără echipamente mecanice complexe.

2. Consum redus de energie

Deoarece amestecarea se realizează în principal prin debit hidraulic, consumul de energie este extrem de scăzut.

3. Mediu microbian stabil

Pătura de nămol în suspensie oferă:

Timp lung de retenție a nămolului

Concentrație microbiană ridicată

Activitate biologică stabilă

4. Cost redus de operare

Absența echipamentului mecanic de amestecare reduce:

Costurile energiei

Cerințe de întreținere a echipamentelor

Complexitatea operațională

Limitări ale rezervoarelor de acidificare cu hidroliză cu curgere ascendentă

În ciuda avantajelor lor, reactoarele cu flux ascendent au mai multe cerințe de inginerie.

1. Cerințe stricte de distribuție a influenților

Distribuția neuniformă a apei poate duce la:

Scurtcircuit-hidraulic

Distribuție neuniformă a nămolului

Eficiență redusă a tratamentului

Prin urmare, sistemul de distribuție la admisie trebuie proiectat cu atenție.

2. Sensibilitate la conținut ridicat de nisip

Apele uzate care conțin în exces nisip sau solide în suspensie pot cauza:

Blocarea conductei

Înfundarea duzei

Acumulare de nămol

Facilități de pretratare, cum ar fi:

Ecrane

Camere de nisip

sunt recomandate înaintea reactorului.

3. Riscuri de șocuri hidraulice

Creșterile bruște de debit pot perturba pătura de nămol și pot cauza:

Flotarea nămolului

Spălarea nămolului

Calitate slabă a efluentului

Considerații tehnice pentru rezervoarele de acidificare cu hidroliză cu flux ascendent

Pentru a asigura o funcționare stabilă:

Evitați distribuția simplă a apei într-un singur punct{0}

Sistemele de distribuție cu un singur-punct sau cu{1}}punct limitat creează adesea condiții hidraulice inegale.

Se recomandă un sistem de distribuție în mai multe-puncte.

Menținerea nivelului deversoarelor

Revărsarea neuniformă determină căi de curgere preferențiale și afectează separarea apei-nămolului.

Proiectați instalații adecvate de evacuare a nămolului

Evacuarea periodică a nămolului previne:

Acumulare excesivă de nămol

Volum efectiv redus

Deteriorarea performanței reactorului