Čistenie odpadových vôd z anaeróbneho rozkladu: Sprievodca základným vybavením pre priemyselné závody

Závod na spracovanie potravín na Stredozápade platil 18 000 dolárov mesačne za odvoz tekutého kalu mimo lokality. Po nainštalovaní stupňa anaeróbnej digescie so správnym zariadením na úpravu kalu a odvodňovanie, zariadenie znížilo objem prepravy o 60 percent a začalo zachytávať bioplyn, aby kompenzovalo spotrebu zemného plynu vo svojich kotloch. Tento výsledok neprišiel len z digestora; vznikol zosúladením správneho mechanického zariadenia s biologickým procesom okolo neho.

Čistenie odpadových vôd anaeróbnou digesciou je biologický proces, ktorý rozkladá organické znečisťujúce látky v neprítomnosti kyslíka, pričom vzniká bioplyn a stabilizovaný zvyšok nazývaný digestát. Pre priemyselné zariadenia s vysoko odolnou organickou odpadovou vodou technológia znižuje objem kalu, znižuje náklady na likvidáciu a generuje obnoviteľnú energiu. Ale biologická reakcia funguje dobre len vtedy, keď mechanické zariadenie pred a po prúde robí svoju prácu: preosievanie, zahusťovanie kalu, príprava polyméru, miešanie a odvodňovanie.

Táto príručka sa zameriava na zariadenia, vďaka ktorým bude čistenie odpadových vôd anaeróbnou digesciou spoľahlivo fungovať v priemyselnom prostredí. Zahŕňa fázy procesu, strojové vybavenie potrebné v každom kroku, faktory výberu, ktoré určujú výkon, a prevádzkové skutočnosti, ktoré by kupujúci mali vyhodnotiť predtým, ako sa zaviažu k systému.

Anaeróbne čistenie odpadových vôd v skratke

Anaeróbna digescia je štvorstupňový biologický proces, pri ktorom mikroorganizmy premieňajú organickú hmotu na bioplyn a digestát. Proces funguje bez kyslíka, čo ho odlišuje od aeróbnych metód čistenia, ako je aktivovaný kal.

Štyri biologické štádiá

1. Hydrolýza: Komplexné polyméry, ako sú bielkoviny, tuky a sacharidy, sa rozkladajú na rozpustné cukry, aminokyseliny a mastné kyseliny.
2. Acidogenéza: Fermentačné baktérie premieňajú tieto rozpustné zlúčeniny na prchavé mastné kyseliny, alkoholy, vodík a oxid uhličitý.
3. Acetogenéza: Acetogénne baktérie ďalej premieňajú mastné kyseliny na kyselinu octovú, vodík a oxid uhličitý.
4. Metanogenéza: Metanogénne archaea produkujú metán a oxid uhličitý, pričom tvoria surový bioplyn, ktorý zvyčajne obsahuje 55 až 70 percent metánu.

Biologický proces je dobre pochopený. Technická výzva spočíva v dôslednom napájaní digestora, udržiavaní teploty a pH, adekvátnom miešaní obsahu a manipulácii s digestátom, ktorý opúšťa nádrž. Každá z týchto úloh závisí od konkrétneho vybavenia.

Základné vybavenie v systéme čistenia odpadových vôd s anaeróbnym rozkladom

Systém anaeróbnej digescie nie je jediný stroj; je to súprava zariadení postavená okolo varnej nádoby. Zariadenie určuje, či biológia zostane stabilná a či systém zostane hospodárny na prevádzku.

Každá z týchto skupín zariadení si zaslúži pozornosť pri plánovaní projektu. Varák môže pracovať so slabým predradeným tienením, ale následky sa prejavia neskôr: upchaté výmenníky tepla, usadená drvina, poškodené čerpadlá a nahromadenie handry, ktorá si vyžaduje odstavenie varnej nádoby na čistenie.

Prečo je zariadenie na predúpravu dôležité

Prvou mechanickou ochranou pri čistení odpadových vôd anaeróbnou digesciou je skríning. Priemyselná odpadová voda často prináša utierky, zvyšky obalov, vlasy a vláknité materiály, ktoré sa v digestore nerozkladajú. Ak tieto pevné látky vstúpia do digestora, vytvoria vrstvu kalu alebo sa usadia ako drvina, čím sa zníži účinný objem a nakoniec si vynúti nákladné čistenie.

Inštalácia a stroj na sito s hrablami alebo a bubnový barový sitový stroj na vstupe odstraňuje hrubé pevné látky predtým, ako sa dostanú k čerpadlám a výmenníkom tepla. Výber závisí od prietoku, veľkosti otvoru sita a množstva pevných látok, ktoré nesie odpadová voda. Sieťový stroj s tyčovým sitom poskytuje jemnejšie odstraňovanie pre prúdy s vysokým obsahom vlákien, zatiaľ čo dizajn hrablových zubov zvláda vyššie zaťaženie pevných látok s menším oslepovaním.

Kritériá výberu zariadení pre systémy anaeróbneho trávenia

Výber zariadenia na čistenie odpadových vôd anaeróbnou digesciou by mal začať charakterizáciou odpadových vôd, nie preferenciou značky. Štyri parametre riadia väčšinu návrhových rozhodnutí: prietok, celková koncentrácia nerozpustených látok, obsah prchavých pevných látok a distribúcia veľkosti častíc.

Kľúčové faktory výberu

• Prietok a hydraulické zaťaženie: Zariadenie musí zvládnuť špičkový hodinový prietok, nielen priemerný denný prietok. Čerpadlá, sitá a odvodňovacie jednotky sú často dimenzované na 1,5 až 2-násobok priemerného prietoku.
• Koncentrácia pevných látok: Zahusťovanie kalu znižuje objem digestora a vykurovacie zaťaženie. Zariadenie, ktoré zahusťuje kal z 1 až 5 percent sušiny, môže znížiť objem digestora o zhruba 60 percent.
• Zničenie prchavých pevných látok: Digestor odstraňuje 35 až 60 percent prchavých pevných látok v závislosti od retenčného času a teploty. Nasledujúce odvodnenie musí zvládnuť zostávajúce stabilizované pevné látky.
• Dopyt po polyméroch: Úprava kalu na odvodnenie zvyčajne vyžaduje 4 až 10 kg polyméru na tonu suchých pevných látok. Automatický systém prípravy a dávkovania polyméru zabraňuje problémom s predávkovaním a poddávkovaním spojeným s ručným miešaním.

Voľba medzi poloautomatickým a plne automatickým dávkovaním priamo ovplyvňuje výkon odvodnenia. Pásový kalolis pracujúci so zle pripraveným polymérom môže stratiť kapacitu a produkovať mokrejší koláč, čím sa zvýšia náklady na dopravu o 20 až 30 percent. Zariadenia, ktoré plánujú vykonávať odvodňovanie 24 hodín denne, by mali predvolene používať plne automatický systém.

Zariadenia na odvodňovanie kalu vo vlakoch na anaeróbne trávenie

Odvodňovacie zariadenie určuje konečný obsah sušiny v digestáte, čo riadi náklady na likvidáciu a manipulačnú logistiku. Čistenie odpadových vôd anaeróbnou digesciou typicky produkuje digestát obsahujúci 2 až 4 percentá sušiny; odvodňovanie to zvyšuje na 18 až 30 percent v závislosti od technológie.

A skrutkový lis na odvodňovanie kalu je často pragmatickou voľbou pre systémy anaeróbnej digescie, pretože znáša drvinu a vlákninu lepšie ako odstredivka a pracuje s nižšou spotrebou polyméru. Pásové filtračné lisy zostávajú štandardom tam, kde je potrebná sušina koláča nad 20 percent a kde je pozornosť operátora k dispozícii. Centrifúgy sú vhodné pre väčšie inštalácie, kde záleží na pôdoryse a automatizácii.

Správny výber odvodnenia nie je ten, ktorý má na papieri najvyššiu sušinu koláča. Je to ten, ktorý zodpovedá charakteristikám kalu, úrovni zručností operátora, dostupnému stavebnému priestoru a hodinám za deň, ktoré závod očakáva v prevádzke.

Zachytávanie bioplynu a úloha rotačných mechanických tyčových triedičov

Zachytávanie bioplynu je to, čo premieňa čistenie odpadových vôd z anaeróbnej digescie z nákladov na likvidáciu na tok príjmov. Bioplynové systémy však finančne zlyhávajú, keď sa v digestore hromadia anorganické pevné látky a vláknité handry a znižujú využiteľný objem. To je dôvod, prečo tienenie nie je voliteľným príslušenstvom.

Rotačné mechanické tyčové sitá odstraňujú nečistoty nepretržite pomocou rotujúceho bubna alebo sieťky, ktorá zdvíha pevné látky z toku a vypúšťa ich do pračky alebo zhutňovača. Líšia sa od statických clôn v tom, že sa nespoliehajú len na tok na pohyb pevných látok, takže fungujú konzistentne, aj keď odpadová voda obsahuje veľké množstvo pevných látok.

• Obrazovky bubnovej lišty: dobré pre vysoké prietoky a konzistentné odstraňovanie pevných látok; bubon sa nepretržite otáča a je čistený rozprašovacími tryskami.
• Sieťové tyčové zásteny: zabezpečiť jemnejšie preosievanie vláknitého materiálu; bežné pri čistení odpadových vôd z potravín a nápojov.
• Tyčové zásteny: zvládnuť väčšie pevné látky a ťažké preosievanie; vhodné pre komunálne odbery so značným množstvom piesku a nečistôt.

Pre linku na čistenie odpadových vôd s anaeróbnou digesciou, ktorá upravuje priemyselné odpadové vody, sieťové alebo bubnové sito inštalované pred vyrovnávacou nádržou chráni každý komponent po prúde. Náklady na sito sú malé v porovnaní s nákladmi na otvorenie digestora, aby sa odstránila gulička handry alebo nahromadenie piesku.

Prevádzkové úvahy a plánovanie údržby

Zariadenie na anaeróbnu digesciu na čistenie odpadových vôd vyžaduje iný rytmus údržby ako zariadenie na aeróbne čistenie. Prostredie digestora je teplé, vlhké a korozívne. Bioplyn obsahuje sírovodík, ktorý napáda nechránené kovové povrchy a elektrické komponenty.

Priority údržby

1. Systémy dávkovania polymérov: Každý týždeň kontrolujte dávkovacie čerpadlá a zmiešavacie komory. Polymérny roztok, ktorý sedí viac ako 24 hodín, stráca viskozitu a flokulačný výkon.
2. Obrazovky a filtre: Každý mesiac vyčistite rozprašovacie trysky a skontrolujte opotrebovanie panelov obrazovky. Roztrhnutý panel obrazovky prepúšťa pevné častice a ticho znižuje výkon.
3. Odvodňovacie stroje: Monitorujte sledovanie pásu, opotrebovanie skrutiek a teplotu ložísk. Závitovkové lisy vyžadujú pravidelnú vnútornú kontrolu opotrebovania skrutkového ramena a sitovej klietky.
4. Zariadenia na manipuláciu s plynom: Otestujte odtoky kondenzátu a skontrolujte koróziu plynového potrubia sírovodíkom aspoň raz za štvrťrok.

Prevádzkovatelia by tiež mali mesačne sledovať spotrebu polyméru na tonu sušiny a percento sušiny v koláči. Tieto dva ukazovatele odhaľujú postupné zmeny v charakteristikách kalu predtým, ako sa stanú procesnými poruchami. Rastúca dávka polyméru bez zodpovedajúceho nárastu tuhých častíc koláča často signalizuje, že kal sa stal ťažšie odvodňovateľným, čo môže poukazovať na poruchu vo vyhnívacom zariadení alebo zmenu podmienok proti prúdu.

Úvahy o nákladoch a analýza návratnosti

Ekonomika zariadenia na čistenie odpadových vôd anaeróbnou digesciou závisí od toho, koľko organickej záťaže je k dispozícii, koľko energie sa zachytí a koľko v súčasnosti stojí likvidácia kalu. Každé zariadenie má inú základnú líniu, ale faktory návratnosti sú konzistentné.

Pre stredne veľký tok priemyselných odpadových vôd, ktorý vypúšťa 10 ton CHSK za deň, je potenciál metánu približne 3 500 metrov kubických za deň. Pri typických energetických hodnotách sa to rovná približne 35 000 kWh tepelnej energie za deň. Či môže lokalita skutočne využívať túto energiu, závisí od zaťaženia kotla, potreby vykurovania a od toho, či sa bioplyn spáli alebo využije. Rozpočet zariadenia by mal zahŕňať využitie plynu alebo spaľovanie od prvého dňa, pretože bioplynový systém bez cesty použitia sa stáva problémom likvidácie.

Integrácia rozloženia zariadenia

Úspešné čistenie odpadových vôd anaeróbnou digesciou závisí od toho, ako dobre je zariadenie usporiadané okolo digestora. Dva aspekty, ktoré spôsobujú najväčšie prevádzkové problémy, sú zlý prístup pre údržbu a nedostatočná vertikálna výška medzi fázami procesu.

Odvodňovací systém by mal byť umiestnený tak, aby gravitácia odtekala smerom k vypúšťaciemu bodu. Polymérne systémy potrebujú priestor na podlahe na nakladanie vriec, miešanie a prístup k čerpadlu. Sitá potrebujú voľný priestor na odstraňovanie odpadových košov a údržbu hnacieho mechanizmu. Pri plánovaní novej inštalácie najskôr nakreslite usporiadanie zariadenia a ako druhé navrhnite potrubie.

Pre projekty modernizácie je najbežnejším obmedzením podlahová plocha v blízkosti existujúcej nádrže na zachytávanie kalu. A plne automatické dávkovacie zariadenie a závitovkový lisový odvodňovací stroj sa zmestí do kompaktnej oblasti, ale dráha skladovania a prenosu polyméru musí byť stále praktická pre každodennú prevádzku.

Zariadenie, ktoré na diagrame procesu vyzerá dobre, sa môže stať každodenným problémom, ak operátor nemôže dosiahnuť násypku polyméru, nemôže vyčistiť sitovú plošinu alebo nemôže otvoriť prístupové dvierka odvodňovacieho stroja. Naplánujte si operačný priestor, nielen inštalačný priestor.

Často kladené otázky

Čo je čistenie odpadových vôd anaeróbnou digesciou?

Čistenie odpadových vôd anaeróbnou digesciou je biologický proces, ktorý rozkladá organické znečisťujúce látky v odpadových vodách alebo kaloch bez kyslíka. Produkuje bioplyn, ktorým je najmä metán a oxid uhličitý, a stabilizovaný digestát, ktorý sa ľahšie odvodňuje a likviduje ako surový kal.

Aké zariadenie je potrebné na čistenie odpadových vôd anaeróbnou digesciou?

Medzi hlavné vybavenie patria rotačné mechanické tyčové sitá na hrubé odstraňovanie pevných látok, zahusťovacie jednotky kalu, systémy na prípravu a dávkovanie polymérov na úpravu kalu, miešacie systémy vyhnívacích nádrží a odvodňovacie stroje, ako sú závitovkové lisy, pásové filtračné lisy, alebo odstredivky na manipuláciu s digestátom.

Ktoré priemyselné odvetvia najviac profitujú z čistenia odpadových vôd anaeróbnou digesciou?

Najviac profitujú priemyselné odvetvia s vysoko koncentrovanou organickou odpadovou vodou: spracovanie potravín a nápojov, mliekarne, pivovary, liehovary, celulóza a papier a bitúnky. Tieto prúdy majú vysokú spotrebu chemického kyslíka a produkujú dostatok bioplynu, aby bolo získavanie energie ekonomicky atraktívne.

Ako si mám vybrať medzi pásovým kalolisom a závitovkovým lisom na odvodnenie digestátu?

Vyberte si pásový filtračný lis, keď sa vyžaduje sušina koláča nad 20 percent a operátori sú k dispozícii na pravidelné nastavovanie. Závitovkový lis zvoľte vtedy, keď je kal variabilný, vláknitý alebo mastný a keď chcete nižšiu spotrebu polyméru a jednoduchšiu obsluhu. Centrifúgy sú vhodné pre väčšie inštalácie s vysokým výkonom a požiadavkami na uzavretú prevádzku.