Podrobné vysvetlenie procesu okyslenej nádrže hydrolýzy

1. Pozadie
S zrýchľujúcim tempom industrializácie a rýchlym rastom mestských populácií sa zvyšuje dopyt spoločnosti po vodných zdrojoch a výtok z odpadových vôd je tiež v neustálom vzostupnom trende. Ak veľké množstvo odpadových vôd obsahujúcich organické znečisťujúce látky obsahujú priamo do prírodných vodných útvarov bez ošetrenia, môže to viesť k vážnemu znečisteniu riek, jazier a podzemnej vody, čo spôsobuje sériu environmentálnych problémov, ako je eutrofizácia a smrť vodného života. Tradičné metódy čistenia odpadových vôd, ako je aktivovaný kal a oxidácia kontaktu, sa väčšinou zakladajú na aeróbnom ošetrení. Aj keď sú tieto procesy účinné na odstránenie nízkej koncentrácie -, biologicky odbúrateľnú odpadovú vodu, čoraz častejšie sa stávajú zraniteľnými voči vysokej {{{}} koncentrácii organickej odpadovej vody a priemyselnej odpadovej vody so zlej biologickej odbúrateľnosti, ako je vysoká spotreba energie, ťažkosti pri liečbe a nestabilný výtok.

Na tomto pozadí začali vedci hľadať viac nákladov - efektívne a efektívne procesy predbežnej liečby. Navrhla bola hydrolýza okyslenej nádrže na riešenie nedostatkov tradičných procesov. Jeho základnou koncepciou je použitie metabolických funkcií anaeróbnych mikroorganizmov a hydrolytických a acidogénnych baktérií na postupné rozkladanie realcirantných makromolekulov do rozpustných malých molekúl, ktoré sa potom premieňajú na látky, ako sú prchavé mastné kyseliny, ktoré sa ľahko degradujú následnými biologickými jednotkami. To zlepšuje biologicky odbúrateľnosť odpadovej vody, výrazne znižuje zaťaženie následných aeróbnych alebo anaeróbnych systémov a robí celý proces liečby stabilnejším a spoľahlivejším.

2. Úloha pri čistení odpadových vôd
V moderných systémoch čistenia odpadových vôd slúžia hydrolýza a okyslenie často ako kľúčové predpredajné kroky alebo medziprodukt. Napríklad v procese AB fáza A primárne vykonáva hydrolýzu a okyslenie, premieňa makromolekúly na malé molekuly. Inštalácia hydrolýzy a okyslenej nádrže proti prúdu od reaktora UASB môže účinne zlepšiť vlastnosti vplyvu, čo významne zvyšuje účinnosť následného anaeróbneho trávenia. Pri čistení odpadových vôd pre priemyselné odvetvia, ako sú potraviny, papierovanie a farmaceutiká, hydrolýza a okysliace nádrže často slúžia ako spojovacia jednotka, čím sa vydláždi pôda pre následné pokročilé ošetrenie. Dá sa povedať, že hydrolýza a okyslenie nie je len „predbežnou jednotkou“ pri čistení odpadových vôd, ale aj „tlmivým a konverzným jadrom“, ktoré určuje stabilnú a účinnú prevádzku celého systému.

3. Výskum a stav aplikácie
Technológia hydrolýzy a acidifikácie sa vyvinula pomerne skoro. V 70. rokoch 20. storočia, s rozsiahlym prijatím anaeróbnych tráviacich procesov, vedci si vedci postupne uvedomili, že pridanie fázy hydrolýzy a okyslenia pred anaeróbnym trávením by mohlo účinne zlepšiť celkovú účinnosť systému, čo by vedie k jeho praktickému uplatňovaniu. Krajiny v Európe a Spojených štátoch majú široko nasadené procesy hydrolýzy a okyslín v mestských čistiarniach odpadových vôd a niektorých procesoch čistenia priemyselných odpadových vôd, ktoré hromadia rozsiahle prevádzkové skúsenosti.

Od 80. rokov 20. storočia sa technológia hydrolýzy a okyslení postupne dozrela kombináciou dovážaných technológií a nezávislého výskumu. V súčasnosti sa široko používa nielen vo veľkých - čistiarňach obecných odpadových vôd, ale aj pri čistení odpadových vôd vo farmaceutickom, spracovaní potravín, tlači a farbení kože a akvakultúr. V posledných rokoch, s rastúcimi environmentálnymi normami a zvyšujúcimi sa energetickými tlakmi, vývoj technológie hydrolýzy a okyslenia kládol väčší dôraz na optimalizáciu nádrže, optimalizáciu mikrobiálnych spoločenstiev a integráciu s inými novými procesmi, čo demonštruje široké vyhliadky na aplikáciu.

1. Proces hydrolýzy
Hydrolýza je prvým krokom pri prevádzke hydrolýzy a okyslenej nádrže. Odpadová voda často obsahuje veľké množstvo nerozpustných alebo slabo rozpustných vysokých - molekulárnej {-, ako sú proteíny, tuky, škroby, celulóza a lignín. Tieto makromolekuly sa neefektívne využívajú priamo aeróbnymi alebo anaeróbnymi mikroorganizmami alebo dokonca ťažko rozložiteľné, čo vedie k neefektívnej liečbe. Hydrolytické baktérie vylučujú extracelulárne enzýmy, aby sa tieto makromolekuly postupne rozložili na menšie rozpustné látky. Napríklad proteázy rozkladajú proteíny na peptidy a aminokyseliny, lipázy rozkladajú triglyceridy na glycerol a mastné kyseliny a amylázy rozkladajú polysacharidy na glukózu a maltózu. Tieto menšie molekuly sú nielen rozpustnejšie, ale ľahšie dostupné pre iné mikroorganizmy, čím sa základ zakladá pre následnú fázu okyslenia.

2. Proces okyslenia
Acidifikácia je kľúčovým krokom po hydrolýze. Počas tejto fázy kyselina - produkujú baktérie proliferované a využívajú malé molekuly vytvorené počas hydrolýznej fázy prostredníctvom komplexných metabolických dráh, ktoré produkujú rôzne prchavé mastné kyseliny (VFA), ako je kyselina octová, kyselina propiónová a kyselina maslová. Produkujú tiež malé množstvo alkoholu, vodíka a oxidu uhličitého. Tento proces nielen znižuje podiel refraktérnych látok v odpadovej vode, ale tiež významne zlepšuje jej biologicky odbúrateľnosť. Prchavé mastné kyseliny sú vynikajúce substráty pre mnoho anaeróbnych metanogénov a aeróbnych mikroorganizmov a môžu sa rýchlo využívať, čím sa zabezpečí stabilná a účinná prevádzka následných procesov.

3. Mikrobiálna komunita
Proces hydrolýzy - acidifikácie zahŕňa širokú škálu mikroorganizmov, primárne hydrolytické baktérie, acidogénne baktérie a niektoré fakultatívne anaeróby. Hydrolytické baktérie rozkladajú veľké molekuly, zatiaľ čo acidogénne baktérie ich ďalej kvasia na výrobu malých molekúl. Tieto dve sa navzájom dopĺňajú a tvoria jadrovú hnaciu silu hydrolýzy - acidifikácie. Výskum ukázal, že mikrobiálna komunita v hydrolýze - acidifikácie nádrží je veľmi rozmanitá. Táto rozmanitosť zaisťuje, že nádrž môže súčasne spracovať rôzne typy organických látok, čím sa zlepší celková účinnosť.

4. Vplyv na následné ošetrenie
Produkty prchavých mastných kyselín v hydrolýze - acidifikácie majú veľký význam pre následné ošetrenie. Po prvé, VFA sú priamymi substrátmi pre metanogény a môžu významne zvýšiť účinnosť výroby plynu anaeróbneho trávenia. Po druhé, prítomnosť VFA významne zvyšuje pomer BOD₅/CODCR odpadovej vody, čím sa zlepšuje výkonnosť anaeróbnych, anoxických a aeróbnych procesov. Preto hydrolýza a okyslenie nie je iba nezávislým procesom, ale aj rozhodujúcim spojením, ktoré spája anaeróbne a aeróbne ošetrenie, čo optimalizuje celý reťazec liečby.

1. Funkčné charakteristiky
Funkcie hydrolýzy a okyslenej nádrže sa dajú zhrnúť ako „rozklad, transformácia a tlmivosť“. Po prvé, môže rozdeliť realtcirantné makromolekuly na menšie molekuly, čím sa degraduje organická hmota. Po druhé, transformuje formu látok produkciou kyseliny a zlepšuje biologicky odbúrateľnosť. Nakoniec pôsobí ako regulátor a tlmivý roztok v celom systéme čistenia odpadových vôd, čím účinne znižuje tlak na následné liečebné jednotky.

2. Charakteristiky procesu
Hydrolýza a okyslenie nádrže fungujú za relatívne flexibilných podmienok, ktoré si nevyžadujú žiadnu energiu - intenzívne prevzdušňovacie systémy a vyžadujú iba anaeróbne prostredie. To má za následok výrazne nižšiu spotrebu energie ako tradičné aeróbne procesy. Okrem toho sú požiadavky na riadenie relatívne jednoduché; Prevádzkovatelia musia kontrolovať iba kvalitu a objem ovplyvnenia a udržiavať primeranú teplotu a pH. Vzhľadom na bohatú mikrobiálnu komunitu v nádržiach, ktoré majú silnú adaptabilitu a toleranciu, hydrolýzu a okyslenie nádrže vysoko odolné voči kolísaniu kvality vody a nárazom zaťaženia.

3. Obmedzenia
Zatiaľ čo nádrže na hydrolýzu a okyslenie ponúkajú početné výhody, majú tiež určité obmedzenia. Po prvé, použitie samotnej hydrolýzy a okyslenej nádrže je ťažké dosiahnuť odpadové normy a zvyčajne si vyžaduje integráciu s inými procesmi. Po druhé, proces hydrolýzy a acidifikácie je teplota - citlivý, najmä pri nízkych teplotách, kde mikrobiálna aktivita významne klesá, čo vedie k zníženej účinnosti liečby. Hydrolýza a okyslenie sa navyše vo všeobecnosti vyžadujú dlhý hydraulický retenčný čas (HRT) a zaberajú relatívne veľkú plochu, ktorá môže byť obmedzením v oblastiach s obmedzenými oblasťami -. Nakoniec, pretože anaeróbny metabolizmus môže počas návrhu a prevádzky zohľadniť zápachové plyny, utesnenie a dezodorizačné opatrenia.

1. Štruktúra
V závislosti od vlastností odpadovej vody a požiadaviek na úpravu majú hydrolýza a acidifikačné nádrže rôzne štrukturálne typy:

Plug - Hydrolýza a okyslenie nádrží: odpadová voda vstupuje na jednom konci a postupne sa tlačí cez telo nádrže. Keď sa HRT zvyšuje, proces hydrolýzy a acidifikácie sa postupne dokončí. Tento typ nádrže je jednoduchý v štruktúre a ľahko sa spravuje, ale môže predstavovať riziko krátkeho obvodu-.

Zadaný prietokový reaktor (ABR): V rámci nádrže je navrhnutých viacero kompartmentov, čo umožňuje odpadovej vode prúdiť v rezoch, pričom každá časť je schopná podstupovať nezávislú hydrolýzu a acidifikačné reakcie. To nielen rozširuje kontaktný čas medzi odpadovou vodou a mikroorganizmami, ale tiež zlepšuje celkovú účinnosť.

Naplnený biofilmový reaktor: V rámci nádrže je umiestnené veľké množstvo plniva, čo umožňuje pripevnenie a rast mikroorganizmov. Filer zvyšuje špecifickú plochu povrchu, výrazne zvyšuje biomasu a robí ju vhodný na ošetrenie média - a vysoké {- koncentráciu odpadovej vody.

2. Kľúčové body dizajnu nádrže
Pri navrhovaní hydrolýzy a okyslenej nádrže by sa mali brať do úvahy nasledujúce kľúčové úvahy:

Hydraulický retenčný čas (HRT): Typicky 6–12 hodín, hoci pre odpadovú vodu s vysokou - sa môže vyžadovať dlhšie časy.

Objemové zaťaženie: Všeobecne sa riadi v rozsahu 1–3 kg Codcr/(m³ · d), aby sa zabezpečila stabilita systému.

Systém distribúcie vody: Zaistite rovnomernú distribúciu prichádzajúcej vody, aby ste predišli krátkemu - obvodu a mŕtvych škvŕn.

Agitácia a miešanie: Niektoré návrhy zahŕňajú agitačné zariadenia alebo recirkulačné systémy, aby sa zabránilo akumulácii sedimentov a zlepšili účinnosť kontaktu medzi mikroorganizmami a substrátom.

3. Mikroorganizmy a výplne
Mikroorganizmy v hydrolýze a okyslení majú tendenciu rásť predovšetkým pripevnením, čo je rozhodujúci výber výplne. Bežné plnivá zahŕňajú plásty naklonené do plátov a elastické tri - rozmerové výplne. Tieto plnivá majú veľkú plochu povrchu, ktorá poskytuje stabilné prostredie pripútanosti pre mikroorganizmy, čím sa zvyšuje biomasa v nádrži. Zvyšujú tiež vodné turbulencie a podporujú prenos hmoty. Kal v nádrži sa všeobecne skladá z flokulentného alebo granulovaného kalu, ktorý uľahčuje sedimentáciu a pevnú - kvapalinové oddelenie. Rozmanitosť štruktúry mikrobiálnej komunity zaisťuje, že systém môže súčasne liečiť viacero znečisťujúcich látok, čím sa zlepší celková stabilita.

1. Výhody
Vylepšená biologická odbúrateľnosť: pomer BOD₅/CODCR sa významne zlepšuje, čím sa vytvára priaznivé podmienky pre následné procesy.

Odolnosť proti zaťaženiu nárazom: efektívne zmierňuje významné kolísanie kvality alebo množstva vody.

Nízka výroba kalov: V porovnaní s aeróbnymi systémami anaeróbne systémy produkujú menej prebytočného kalu, čím sa znižuje tlak na ošetrenie kalov.

2. Nevýhody

Pomocou tejto metódy je ťažké splniť štandardy odpadových vôd: zvyčajne si vyžaduje integráciu s inými procesmi.

Obmedzenia teploty: Účinnosť liečby klesá pri nízkych zimných teplotách.

Veľká stopa: Vysoké požiadavky na zdroje pôdy.

Generovanie zápachu: Na jeho kontrolu sú potrebné opatrenia na ventiláciu a dezodorizáciu.

1. Vysoký - koncentrácia organická odpadová voda
Odpadová voda z priemyselných odvetví, ako je spracovanie potravín, zabíjanie, akvakultúra, farmaceutiká, koža a papier, má často vysoké koncentrácie organických látok. Priame ho napájanie do aeróbnej nádrže by viedlo k vážnemu preťaženiu a zvýšeniu spotreby energie. V takýchto prípadoch môže inštalácia hydrolýzy a okyslenej nádrže na spočiatku znížiť koncentráciu CODCR a zlepšenie biologickej odbúrateľnosti významne zlepšiť celkový výkon systému.

2. Odpadová voda so zlámi biologicky odbúrateľnosť
Odpadová voda z tlače a farbenia, farmaceutických výrobkov a chemického priemyslu má často pomer CODCR/BOD₅ presahujúci 2,5, čo naznačuje zlú biologickú odbúrateľnosť. Priame ho napájanie do aeróbnej nádrže by malo za následok suboptimálne odstránenie a vysokú prevádzkovú spotrebu energie. Hydrolýza a okyslenie ošetrenie môže významne zlepšiť biologicky odbúrateľnosť, vďaka čomu sú aeróbne jednotky ekonomickejšie a efektívnejšie.

3. Situácie s veľkými výkyvmi v kvalite a množstve vody
Niektoré priemyselné podniky zažívajú nerovnomerné vypúšťanie odpadových vôd a kvalita vody často kolíše so zmenami vo výrobných procesoch. Hydrolýza a okyslenie nádrže môžu slúžiť ako tlmivé roztoky, stabilizujúca vplyv na kvalitu a kvantitu, čím zabránia následným systémom prežívať otrasy, ktoré by mohli viesť k zníženiu účinnosti alebo dokonca k zrúteniu.

4. Spojenie so špecifickými procesmi
V procesoch AB sú nevyhnutné hydrolýza a okyslenie. Inštalácia hydrolýzy a okyslenej nádrže pred anaeróbnymi reaktormi, ako je UASB a IC, môže významne zlepšiť účinnosť výroby plynu a stabilitu anaeróbneho systému. Pridanie kroku hydrolýzy a acidifikácie pred aeróbnym ošetrením alebo pokročilou oxidáciou tiež vytvára lepšie podmienky pre následné reakcie.

5. Potreba zlepšiť celkový odolnosť proti nárazom
Systémy centralizovaného ošetrenia v mestských úpravách odpadových vôd a priemyselných parkov často zažívajú náhle znečistenie alebo náhle zvýšenie objemu vody. Na zlepšenie celkovej odolnosti proti otrasom sa do procesného toku často pridávajú hydrolýza a okyslení nádrže, aby sa zabránilo nestabilite systému.

1. Činnosť obecných odpadových vôd
Veľká mestská čistiarňa odpadových vôd používa proces AB, pričom časť A je hydrolýzou a okyslenou nádržou. Prevádzkové výsledky ukazujú, že časť A nielen odstraňuje približne 30% CODSCR vo vplyve, ale významne zlepšuje biologickú odbúrateľnosť odpadovej vody. Aeróbne ošetrenie v oddiele B poskytuje ďalšiu stabilitu, pričom efluent neustále spĺňajú štandardy, čo demonštruje nenahraditeľnú úlohu hydrolýzy a okyslenej nádrže pri čistení komunálnej odpadovej vody.

2. Odpad z potravinárskeho priemyslu
V mliečnych zariadeniach mala odpadová voda koncentráciu CODCCR až 6000 mg/l a obsahovala významné množstvá bielkovín a tuku. Priame kŕmenie odpadovej vody do aeróbneho systému by viedlo k nadmernému dopytu kyslíka a vysokej spotrebe energie. Po predbežnom ošetrení v hydrolýze a okyslenej nádrži sa COD₂CR znížil na 3 000 mg/l a pomer BOD₅/COD₂CR sa zvýšil z 0,28 na 0,5. Následne sa výtok vstúpil do jednotky aeróbnej liečby a dôsledne spĺňal národné emisné normy.

3. Farmaceutická odpadová voda
Farmaceutická odpadová voda má zložité zloženie, ktoré často obsahuje odporúčatú organickú hmotu a nízky pomer bod₅/cod. Po ošetrení v hydrolýze a okyslenej nádrži dosahuje rýchlosť odstraňovania 20–40%, čo významne zlepšuje biologicky odbúrateľnosť. Následné ošetrenie pomocou procesu kontaktného oxidácie stabilizuje hladiny dusíka a amoniaku v rámci prijateľných limitov, čo demonštruje rozhodujúcu úlohu hydrolýzy a okyslených nádrží vo farmaceutickej čistení odpadových vôd.