Razlike između anaerobnih IC i UASB procesa

1.1 UASB reaktor

1.1.1 Uvod u UASB

Uzlazni anaerobni reaktor za mulj (UASB) je anaerobna biološka metoda za prečišćavanje otpadnih voda, poznata i kao uzlazni anaerobni reaktor za mulj, koju je izumio profesor Lettinga iz Holandije 1977. godine.

Otpadna voda teče odozdo prema gore kroz UASB. Na dnu reaktora nalazi se visoko-koncentrirano, visoko aktivno ležište mulja gdje većina organskih zagađivača u otpadnoj vodi prolazi kroz anaerobnu fermentaciju i degradaciju u metan i ugljični dioksid. Zbog miješanja protoka vode i mjehurića zraka, iznad sloja mulja formira se sloj suspenzije mulja. Trofazni separator je instaliran na vrhu reaktora za odvajanje gasa iz digestora, tečnosti digestora i čestica mulja. Digester gas se ispušta sa vrha reaktora; čestice mulja automatski klize dole i talože se na sloj mulja na dnu reaktora; tečnost digestora se ispušta iz zone bistrenja.

UASB ima veliki kapacitet punjenja i pogodan je za tretman organskih otpadnih voda visoke{0}}koncentracije. Dobro-funkcionalni UASB (Ultra-anaerobni bunker mulja) pokazuje visoku brzinu uklanjanja organskih zagađivača, ne zahtijeva miješanje i može se prilagoditi značajnim udarima opterećenja, temperaturnim i pH promjenama.

1.1.2 Struktura UASB-a

UASB karakteriše integrisana biološka reakcija i sistem sedimentacije, što ga čini kompaktnim anaerobnim reaktorom. Reaktor se uglavnom sastoji od sistema za distribuciju influenta, reakcione zone, trofaznog separatora, gasne komore i sistema za ispuštanje tretirane vode.

1.1.3 Princip rada UASB-a

Proces anaerobne reakcije u UASB reaktoru sličan je drugim procesima anaerobnog biološkog tretmana, uključujući hidrolizu, acidifikaciju, proizvodnju octene kiseline i metanogenezu. U procesu transformacije supstrata učestvuju različiti mikroorganizmi, pretvarajući supstrat u konačne proizvode-biogas, vodu i druge neorganske supstance.

UASB se sastoji od tri dijela: zone reakcije mulja, gas-tečnosti{1}}čvrstog trofaznog separatora (uključujući zonu sedimentacije) i plinske komore. Velika količina anaerobnog mulja ostaje u donjoj reakcijskoj zoni, a mulj sa dobrim svojstvima sedimentacije i flokulacije formira sloj mulja na dnu. Otpadna voda koja se tretira teče na dno anaerobnog sloja mulja i miješa se s muljem u sloju mulja. Mikroorganizmi u mulju razgrađuju organsku materiju u otpadnoj vodi, pretvarajući je u biogas. Biogas se kontinuirano oslobađa u obliku sićušnih mjehurića. Kako se ovi mjehurići dižu, spajaju se, postepeno formirajući veće mjehuriće. Na vrhu sloja mulja, biogas miješa mulj, stvarajući relativno razrijeđenu-vodnu mješavinu mulja koja se zajedno sa vodom diže u trofazni separator. Kada biogas naiđe na reflektorsku ploču na dnu separatora, on se skreće oko ploče i zatim prolazi kroz sloj vode u plinsku komoru, gdje se koncentriše. Biogas se zatim ispušta kroz cijev. Čvrsta-tečna mješavina, nakon refleksije, ulazi u zonu sedimentacije trofaznog separatora. Mulj u otpadnoj vodi flokulira, čestice postepeno povećavaju veličinu i talože se pod gravitacijom. Mulj koji se taloži na nagnutom zidu klizi nazad u anaerobnu reakcijsku zonu, uzrokujući veliku akumulaciju mulja u zoni reakcije. Tretirani efluent, odvojen od mulja, prelijeva se sa vrha preljevne brane zone sedimentacije i zatim se ispušta iz ležišta mulja.

1.2 IC reaktor

1.2.1 Uvod u IC

Sa sve većim kontradikcijama između razvoja proizvodnje i faktora kao što su kapital, potrošnja energije i korištenje zemljišta, radnici za tretman vode moraju nastojati pronaći tehnički i ekonomski optimiziranije anaerobne procese, posebno u radu s novom organskom otpadnom vodom visoke{0}}koncentracije koja nastaje razvojem proizvodnje. Anaerobni reaktor sa unutrašnjom cirkulacijom (IC) je novi tip reaktora koji se pojavio u ovoj pozadini. To je proizvod kombinacije teorije anaerobnog tretmana otpadnih voda i inženjerske prakse, koji odražava razvojne zahtjeve samih anaerobnih procesa. Godine 1985. holandska kompanija PAQUES uspostavila je prvi IC pilot{5}}reaktor, a 1988. godine pušten je u rad prvi proizvodni{7}} IC reaktor. Trenutno se IC reaktori uspješno primjenjuju u tretmanu industrijskih otpadnih voda u industrijama kao što su proizvodnja piva i prerada hrane. Zbog svog visokog kapaciteta prečišćavanja, malih ulaganja, malog otiska i stabilnog rada, privukao je pažnju osoblja za prečišćavanje vode širom svijeta, a neki ga smatraju jednom od reprezentativnih tehnologija treće generacije anaerobnih bioloških reaktora. Dalje istraživanje i razvoj IC reaktora i promocija njihove primjene postali su jedna od vrućih tema u anaerobnom tretmanu otpadnih voda.

1.2.2 Struktura IC-a

IC reaktor se sastoji od dva UASB reaktora postavljena okomito u nizu, dostižući visinu od 16-25 m sa omjerom visine-prema-u tipičnom rasponu između 4 i 8. Sastoji se od pet osnovnih dijelova: zonu miješanja, zonu proširenog sloja granuliranog mulja, zonu za završnu obradu, zonu cirkulacije zraka, zonu unutrašnjeg fluksa. Sistem unutrašnje cirkulacije je osnovna struktura IC procesa, koji se sastoji od primarnog trofaznog separatora, uspona za biogas, separatora gasa{8}}tečnosti i odvoda mulja.

1.2.3 Princip rada IC

Proizvodna otpadna voda, nakon podešavanja pH i temperature, prvo ulazi u zonu miješanja na dnu reaktora. Tamo se temeljno pomiješa sa interno cirkuliranom mješavinom mulja-vode iz spusta prije ulaska u ekspandirani sloj granuliranog mulja radi biohemijske razgradnje COD-a. Volumetrijsko opterećenje COD-a je ovdje vrlo veliko, pri čemu se većina utjecajnog COD-a razgrađuje, stvarajući veliku količinu bioplina. Biogas se sakuplja primarnim trofaznim separatorom. Rad ekspanzije koji se vrši na tečnosti tokom formiranja mjehurića bioplina stvara efekat podizanja plina, uzrokujući da se mješavina biogasa, mulja i vode diže duž cijevi za podizanje bioplina do separatora plina{6}}tečnosti na vrhu reaktora. Ovdje se biogas odvaja od mulja i vode i ispušta iz sistema za tretman. Smjesa mulja{9}}vode zatim ulazi u zonu miješanja na dnu reaktora duž silaznog voda za mulj, gdje se temeljno miješa sa influentom prije nego što uđe u zonu proširenog sloja mulja, formirajući tako{10}}takozvanu unutrašnju cirkulaciju. U zavisnosti od ulaznog COD opterećenja i strukture reaktora, brzina unutrašnje cirkulacije može dostići 0,5 do 5 puta veću brzinu protoka. Nakon tretmana proširenim slojem, dio otpadne vode učestvuje u unutrašnjoj cirkulaciji; preostala otpadna voda prolazi kroz primarni trofazni separator i ulazi u zonu sloja granuliranog mulja područja finog tretmana radi zaostale degradacije COD-a i proizvodnje biogasa, poboljšavajući i osiguravajući kvalitet efluenta. Budući da je većina COD-a razgrađena, opterećenje COD-a u području finog tretmana je nisko, a proizvodnja bioplina je također mala. Biogas koji se ovdje proizvodi prikuplja se sekundarnim trofaznim separatorom-, ulazi u gas{19}}tečni separator kroz cijev za prikupljanje plina i ispušta se iz sistema za tretman. Nakon tretmana u zoni finog tretmana, otpadna voda prolazi kroz dvo-trofazni separator-. Supernatant se ispušta kroz efluentnu zonu, dok se granulirani mulj vraća u sloj mulja u zoni fine obrade.

U poređenju sa anaerobnim reaktorima druge-generacije kao što je UASB, IC reaktori imaju sljedeće prednosti:<1>Visoka stopa organskog opterećenja i kratko vrijeme hidrauličkog zadržavanja;<2>Veliki odnos visine-i-prečnika, mala površina i niže investicije u infrastrukturu;<3>Stabilan efluent i jaka otpornost na udarna opterećenja. Sve više i više proizvođača u Kini sada koristi IC reaktore, a njihova vrijednost povrata i iskorištenja bioplina je također značajna. Najveća karakteristika IC reaktora je da imaju dvije anaerobne reakcione komore, koje omogućavaju cirkulaciju mješavine mulja-vode unutar reaktora. Time se rješava negativan utjecaj nedovoljnog kontakta-voda mulja u UASB reaktorima, što slabi kapacitet biohemijskog tretmana granuliranog mulja.

Stoga IC reaktori predstavljaju iskorak u modernim anaerobnim reaktorima i imaju široku perspektivu razvoja u prečišćavanju industrijskih otpadnih voda od organskih zagađivača. Oni će sve više zamjenjivati ​​UASB reaktore i zaslužuju dalje istraživanje, razvoj i promociju.