Čištění odpadních vod anaerobním rozkladem: Průvodce základním vybavením pro průmyslové závody

Závod na zpracování potravin na Středozápadě platil 18 000 dolarů měsíčně za odvoz tekutého kalu mimo místo. Po instalaci stupně anaerobní vyhnívání s náležitým zařízením na úpravu kalu a odvodňování zařízení snížilo objem přepravy o 60 procent a začalo zachycovat bioplyn, aby vyrovnalo spotřebu zemního plynu ve svých kotlích. Tento výsledek nepocházel pouze z vařáku; pochází z přizpůsobení správného mechanického vybavení biologickému procesu kolem něj.

Čištění odpadních vod anaerobní digescí je biologický proces, který rozkládá organické znečišťující látky za nepřítomnosti kyslíku za vzniku bioplynu a stabilizovaného zbytku nazývaného digestát. U průmyslových zařízení s vysoce pevnými organickými odpadními vodami tato technologie snižuje objem kalu, snižuje náklady na likvidaci a generuje obnovitelnou energii. Ale biologická reakce funguje dobře pouze tehdy, když předřazené a následné mechanické zařízení dělá svou práci: třídění, zahušťování kalu, příprava polymeru, míchání a odvodňování.

Tato příručka se zaměřuje na zařízení, díky kterému bude čištění odpadních vod anaerobní digescí spolehlivě fungovat v průmyslovém prostředí. Zahrnuje procesní fáze, strojní zařízení vyžadované v každém kroku, faktory výběru, které určují výkon, a provozní realitu, kterou by měli kupující vyhodnotit, než se zapojí do systému.

Anaerobní čištění odpadních vod na první pohled

Anaerobní digesce je čtyřstupňový biologický proces, při kterém mikroorganismy přeměňují organickou hmotu na bioplyn a digestát. Proces funguje bez kyslíku, což jej odlišuje od aerobních metod čištění, jako je aktivovaný kal.

Čtyři biologické fáze

1. Hydrolýza: Komplexní polymery, jako jsou bílkoviny, tuky a sacharidy, se rozkládají na rozpustné cukry, aminokyseliny a mastné kyseliny.
2. Acidogeneze: Fermentační bakterie přeměňují tyto rozpustné sloučeniny na těkavé mastné kyseliny, alkoholy, vodík a oxid uhličitý.
3. Acetogeneze: Acetogenní bakterie dále přeměňují mastné kyseliny na kyselinu octovou, vodík a oxid uhličitý.
4. Metanogeneze: Metanogenní archaea produkují metan a oxid uhličitý a tvoří surový bioplyn, který je typicky z 55 až 70 procent metanu.

Biologický proces je dobře znám. Technická výzva spočívá v konzistentním plnění fermentoru, udržování teploty a pH, adekvátním promíchání obsahu a manipulaci s digestátem, který opouští nádrž. Každý z těchto úkolů závisí na konkrétním vybavení.

Základní vybavení v systému čištění odpadních vod s anaerobním rozkladem

Systém anaerobní digesce není jediný stroj; je to soustava zařízení postavená kolem nádoby vařáku. Zařízení určuje, zda biologie zůstane stabilní a zda je provoz systému ekonomický.

Každá z těchto skupin zařízení si zaslouží pozornost při plánování projektu. Autokláv může pracovat se špatným předřazeným sítem, ale následky se projeví později: ucpané výměníky tepla, usazený písek, poškozená čerpadla a nahromadění hadru, které vyžaduje odstavení vyhnívací nádrže kvůli čištění.

Proč na zařízení pro předúpravu záleží

První mechanickou obranou při čištění odpadních vod anaerobní digescí je screening. Průmyslová odpadní voda často nese utěrky, zbytky obalů, vlasy a vláknité materiály, které se v digestoři nerozkládají. Pokud se tyto pevné látky dostanou do fermentoru, vytvoří vrstvu kalu nebo se usadí jako drť, čímž se sníží účinný objem a nakonec si vynutí nákladné čištění.

Instalace a sítový stroj s hrablovými zuby nebo a bubnový barový sítový stroj na vstupu odstraňuje hrubé pevné látky dříve, než se dostanou k čerpadlům a výměníkům tepla. Výběr závisí na průtoku, velikosti otvoru síta a na tom, kolik pevných látek nese odpadní voda. Síťový stroj s mřížkovou mřížkou poskytuje jemnější úběr pro proudy s vysokým obsahem vláken, zatímco konstrukce s hrablovými zuby zvládá vyšší zatížení pevných látek s menším oslepováním.

Kritéria pro výběr zařízení pro systémy anaerobního trávení

Výběr zařízení pro čištění odpadních vod anaerobní digescí by měl začít charakterizací odpadní vody, nikoli preferencí značky. Čtyři parametry ovlivňují většinu návrhových rozhodnutí: průtok, celková koncentrace nerozpuštěných látek, obsah těkavých pevných látek a distribuce velikosti částic.

Klíčové faktory výběru

• Průtok a hydraulické zatížení: Zařízení musí zvládnout špičkový hodinový průtok, nikoli pouze průměrný denní průtok. Čerpadla, síta a odvodňovací jednotky jsou často dimenzovány na 1,5 až 2násobek průměrného průtoku.
• Koncentrace pevných látek: Zahušťování kalu snižuje objem fermentoru a topnou zátěž. Zařízení, které zahušťuje kal z 1 až 5 procent sušiny, může snížit objem vyhnívací nádrže o zhruba 60 procent.
• Ničení těkavých pevných látek: Autokláv odstraňuje 35 až 60 procent těkavých pevných látek v závislosti na retenční době a teplotě. Následné odvodnění musí zvládnout zbývající stabilizované pevné látky.
• Poptávka po polymeru: Úprava kalu pro odvodnění obvykle vyžaduje 4 až 10 kg polymeru na tunu suchých pevných látek. Automatický systém přípravy a dávkování polymeru zabraňuje problémům s předávkováním a nedostatečným dávkováním spojeným s ručním mícháním.

Volba mezi poloautomatickým a plně automatickým dávkováním přímo ovlivňuje odvodňovací výkon. Pásový kalolis pracující se špatně připraveným polymerem může ztratit průchodnost a produkovat vlhčí koláč, což zvyšuje náklady na dopravu o 20 až 30 procent. Zařízení, která plánují provozovat odvodňování 24 hodin denně, by měla standardně používat plně automatický systém.

Zařízení na odvodňování kalu v anaerobních trávicích vlacích

Odvodňovací zařízení určuje konečný obsah sušiny v digestátu, což řídí náklady na likvidaci a manipulační logistiku. Čištění odpadních vod anaerobní digescí typicky produkuje digestát obsahující 2 až 4 procenta sušiny; odvodnění to zvyšuje na 18 až 30 procent v závislosti na technologii.

A šnekový lis na odvodňování kalu je často pragmatickou volbou pro systémy anaerobního vyhnívání, protože snáší drť a vlákninu lépe než odstředivka a běží s nižší spotřebou polymeru. Pásové filtrační lisy zůstávají standardem tam, kde je potřeba sušiny koláče nad 20 procent a kde je pozornost operátora k dispozici. Centrifugy jsou vhodné pro větší instalace, kde záleží na půdorysu a automatizaci.

Správný výběr odvodnění není ten, který má na papíře nejvyšší obsah sušiny koláče. Je to ten, který odpovídá charakteristikám kalu, úrovni dovedností operátora, dostupnému prostoru budovy a počtu hodin denně, které závod očekává v provozu.

Zachycování bioplynu a role rotačních mechanických tyčových třídičů

Zachycování bioplynu je to, co proměňuje čištění odpadních vod anaerobní digescí z nákladů na likvidaci v tok příjmů. Bioplynové systémy však finančně selhávají, když se ve vyhnívací nádrži hromadí anorganické pevné látky a vláknité hadry a snižují využitelný objem. To je důvod, proč stínění není volitelné příslušenství.

Rotační mechanická tyčová síta odstraňují nečistoty nepřetržitě pomocí rotujícího bubnu nebo sítě, která zvedá pevné částice z proudu a vypouští je do pračky nebo zhutňovače. Liší se od statických sít v tom, že se nespoléhají na samotný průtok při pohybu pevných látek, takže fungují konzistentně, i když odpadní voda obsahuje velké množství pevných látek.

• Obrazovky bubnové lišty: dobré pro vysoké průtoky a konzistentní odstraňování pevných látek; buben se nepřetržitě otáčí a je čištěn rozprašovacími tryskami.
• Síťové mřížky: zajistit jemnější třídění pro vláknitý materiál; běžné při čištění odpadních vod z potravin a nápojů.
• Síta s česacími zuby: manipulovat s většími pevnými látkami a těžkými síty; vhodné pro komunální odběry s velkým množstvím písku a nečistot.

U linky na čištění odpadních vod s anaerobní digescí, která zpracovává průmyslové odpadní vody, je před vyrovnávací nádrží instalováno síto nebo bubnové síto, které chrání každou komponentu po proudu. Náklady na síto jsou malé ve srovnání s náklady na otevření digestoře za účelem odstranění koule hadru nebo nahromadění písku.

Provozní úvahy a plánování údržby

Zařízení pro anaerobní vyhnívání odpadních vod vyžaduje jiný rytmus údržby než zařízení pro aerobní čištění. Prostředí digestoře je teplé, vlhké a korozivní. Bioplyn obsahuje sirovodík, který napadá nechráněné kovové povrchy a elektrické součásti.

Priority údržby

1. Systémy dávkování polymerů: Každý týden kontrolujte dávkovací čerpadla a směšovací komory. Polymerní roztok, který sedí déle než 24 hodin, ztrácí viskozitu a flokulační výkon.
2. Obrazovky a filtry: Každý měsíc vyčistěte rozprašovací trysky a kontrolujte opotřebení panelů obrazovky. Roztržený panel obrazovky propouští pevné částice a tiše snižuje výstupní výkon.
3. Odvodňovací stroje: Sledujte sledování pásu, opotřebení šroubů a teplotu ložisek. Šnekové lisy vyžadují pravidelnou vnitřní kontrolu opotřebení šneku a klece síta.
4. Zařízení pro manipulaci s plynem: Nejméně jednou za čtvrt roku otestujte odtoky kondenzátu a zkontrolujte, zda v plynovém potrubí nedochází ke korozi sirovodíku.

Provozovatelé by také měli měsíčně sledovat spotřebu polymeru na tunu sušiny a procento sušiny v koláči. Tyto dva ukazatele odhalují postupné změny charakteristik kalu, než se stanou procesními poruchami. Rostoucí dávka polymeru bez odpovídajícího nárůstu pevných částic koláče často signalizuje, že kal se stal hůře odvodněným, což může ukazovat na poruchu fermentoru nebo změnu podmínek proti proudu.

Úvahy o nákladech a analýza návratnosti

Ekonomika zařízení na čištění odpadních vod anaerobní digescí závisí na tom, kolik organického zatížení je k dispozici, kolik energie je zachyceno a kolik v současné době stojí likvidace kalu. Každé zařízení má jinou základní linii, ale faktory návratnosti jsou konzistentní.

U středně velkého proudu průmyslových odpadních vod vypouštějících 10 tun CHSK za den je potenciál metanu zhruba 3 500 metrů krychlových za den. Při typických energetických hodnotách to odpovídá přibližně 35 000 kWh tepelné energie za den. Zda může lokalita skutečně využívat tuto energii, závisí na zatížení kotle, potřebě vytápění a na tom, zda je bioplyn spalován nebo využíván. Rozpočet zařízení by měl zahrnovat využití plynu nebo spalování od prvního dne, protože bioplynový systém bez cesty použití se stává problémem likvidace.

Integrace rozvržení zařízení

Úspěšné čištění odpadních vod anaerobní digescí závisí na tom, jak dobře je zařízení uspořádáno kolem fermentoru. Dva aspekty, které způsobují největší provozní potíže, jsou špatný přístup pro údržbu a nedostatečná vertikální výška mezi fázemi procesu.

Odvodňovací systém by měl být umístěn tak, aby gravitace stékala směrem k vypouštěcímu bodu. Polymerní systémy potřebují prostor na podlaze pro plnění pytlů, míchání a přístup k čerpadlu. Síta potřebují volný prostor pro vyjímání odpadních košů a údržbu hnacího mechanismu. Při plánování nové instalace nejprve nakreslete uspořádání zařízení a poté navrhněte potrubí.

U projektů modernizace je nejčastějším omezením podlahová plocha v blízkosti stávající nádrže na zadržování kalu. A plně automatické dávkovací zařízení a odvodňovací stroj se šnekovým lisem se vejde do kompaktního prostoru, ale dráha skladování a přenosu polymeru musí být stále praktická pro každodenní provoz.

Zařízení, které na procesním vývojovém diagramu vypadá dobře, se může stát každodenním problémem, pokud obsluha nemůže dosáhnout na násypku polymeru, nemůže vyčistit sítovou plošinu nebo nemůže otevřít přístupová dvířka odvodňovacího stroje. Plánujte provozní prostor, nejen prostor pro instalaci.

Často kladené otázky

Co je čištění odpadních vod anaerobní digescí?

Čištění odpadních vod anaerobní digescí je biologický proces, který rozkládá organické znečišťující látky v odpadní vodě nebo kalu bez kyslíku. Vyrábí bioplyn, což je především metan a oxid uhličitý, a stabilizovaný digestát, který se snadněji odvodňuje a likviduje než surový kal.

Jaké zařízení je potřeba pro čištění odpadních vod anaerobní digescí?

Mezi hlavní vybavení patří rotační mechanická tyčová síta pro hrubé odstraňování pevných látek, zahušťovací jednotky kalu, systémy přípravy a dávkování polymerů pro úpravu kalu, míchací systémy vyhnívacích nádrží a odvodňovací stroje jako jsou šnekové lisy, pásové filtrační lisy nebo odstředivky pro manipulaci s digestátem.

Která průmyslová odvětví nejvíce těží z čištění odpadních vod anaerobní digescí?

Nejvíce těží průmyslová odvětví s vysoce pevnými organickými odpadními vodami: zpracování potravin a nápojů, mlékárenství, pivovary, lihovary, celulóza a papír a jatka. Tyto proudy mají vysokou chemickou spotřebu kyslíku a produkují dostatek bioplynu, aby bylo získávání energie ekonomicky atraktivní.

Jak si mohu vybrat mezi pásovým kalolisem a šnekovým lisem pro odvodnění digestátu?

Vyberte pásový kalolis, když je požadováno sušina koláče nad 20 procent a obsluha je k dispozici pro pravidelné seřizování. Šnekový lis zvolte tehdy, když je kal variabilní, vláknitý nebo zaolejovaný a když chcete nižší spotřebu polymeru a jednodušší obsluhu. Centrifugy jsou vhodné pro větší instalace s vysokou propustností a požadavky na uzavřený provoz.