Разлике између анаеробних ИЦ и УАСБ процеса

1.1 УАСБ реактор

1.1.1 Увод у УАСБ

Узлазни анаеробни реактор за муљ (УАСБ) је анаеробни биолошки метод за пречишћавање отпадних вода, познат и као узлазни анаеробни реактор за муљ, који је изумео професор Летинга из Холандије 1977. године.

Отпадне воде теку одоздо према горе кроз УАСБ. На дну реактора је високо{1}}концентрисано, високо активно лежиште муља где већина органских загађивача у отпадној води пролази кроз анаеробну ферментацију и деградацију у метан и угљен-диоксид. Услед мешања протока воде и ваздушних мехурића, изнад слоја муља се формира слој суспензије муља. Трофазни сепаратор је инсталиран на врху реактора за одвајање гаса из дигестора, течности дигестора и честица муља. Дигестер гас се испушта са врха реактора; честице муља аутоматски клизе доле и таложе се у слој муља на дну реактора; течност дигестора се испушта из зоне бистрења.

УАСБ има висок капацитет пуњења и погодан је за пречишћавање органских отпадних вода високе{0}}концентрације. Добро-функционални УАСБ (Ултра-анаеробни бункер муља) показује високу брзину уклањања органских загађивача, не захтева мешање и може да се прилагоди значајним ударима оптерећења, температурним и пХ променама.

1.1.2 Структура УАСБ-а

УАСБ карактерише интегрисана биолошка реакција и систем седиментације, што га чини компактним анаеробним реактором. Реактор се углавном састоји од система за дистрибуцију инфлуента, реакционе зоне, трофазног сепаратора, гасне коморе и система за испуштање третиране воде.

1.1.3 Принцип рада УАСБ-а

Процес анаеробне реакције у УАСБ реактору је сличан другим процесима анаеробног биолошког третмана, укључујући хидролизу, ацидификацију, производњу сирћетне киселине и метаногенезу. У процесу трансформације супстрата учествују различити микроорганизми, претварајући супстрат у крајње производе-биогас, воду и друге неорганске супстанце.

УАСБ се састоји од три дела: реакционе зоне муља, гас-течног-чврстог трофазног сепаратора- (укључујући зону седиментације) и гасне коморе. Велика количина анаеробног муља остаје у доњој реакционој зони, а муљ са добрим својствима седиментације и флокулације формира слој муља на дну. Отпадна вода која се третира тече у дно анаеробног слоја муља и меша се са муљем у слоју муља. Микроорганизми у муљу разлажу органску материју у отпадној води, претварајући је у биогас. Биогас се непрекидно ослобађа у облику ситних мехурића. Како се ови мехурићи дижу, спајају се, постепено формирајући веће мехуриће. На врху слоја муља, биогас меша муљ, стварајући релативно разблажену мешавину воде-муља која се заједно са водом диже у трофазни сепаратор. Када биогас наиђе на рефлекторску плочу на дну сепаратора, он се скреће око плоче и затим пролази кроз слој воде у гасну комору, где се концентрише. Биогас се затим испушта кроз цев. Чврста-течна смеша, након рефлексије, улази у зону седиментације трофазног сепаратора. Муљ у отпадној води флокулира, честице постепено повећавају величину и таложе се под гравитацијом. Муљ који се таложи на нагнутом зиду клизи назад у зону анаеробне реакције, изазивајући велику акумулацију муља у реакционој зони. Третирани ефлуент, одвојен од муља, прелива се са врха преливне бране зоне седиментације и затим се испушта из слоја муља.

1.2 ИЦ реактор

1.2.1 Увод у ИЦ

Са све већим контрадикторностима између развоја производње и фактора као што су капитал, потрошња енергије и коришћење земљишта, радници за пречишћавање воде морају да настоје да пронађу технички и економски оптимизованије анаеробне процесе, посебно у раду са новом органском отпадном водом високе{0}}концентрације која настаје развојем производње. Анаеробни реактор са унутрашњом циркулацијом (ИЦ) је нови тип реактора који се појавио у овој позадини. То је производ комбинације теорије анаеробног третмана отпадних вода и инжењерске праксе, одражавајући развојне захтеве самих анаеробних процеса. Године 1985. холандска компанија ПАКУЕС успоставила је први ИЦ пилот-реактор, а 1988. године пуштен је у рад први производни{7}} ИЦ реактор. Тренутно се ИЦ реактори успешно примењују на третман индустријских отпадних вода у индустријама као што су производња пива и прерада хране. Због свог високог капацитета пречишћавања, малих улагања, малог отиска и стабилног рада, привукао је пажњу особља за пречишћавање воде широм света, а неки га сматрају једном од репрезентативних технологија треће генерације анаеробних биолошких реактора. Даља истраживања и развој ИЦ реактора и промоција њихове примене постали су једна од врућих тема у анаеробном третману отпадних вода.

1.2.2 Структура ИЦ-а

ИЦ реактор се састоји од два УАСБ реактора постављена вертикално у низу, достижући висину од 16–25 м са односом висине-према-пречника обично између 4 и 8. Састоји се од пет основних делова: зону мешања, зону проширеног слоја гранулираног муља, зону за завршну циркулацију, зону унутрашњег флукса, зону за завршну обраду. Унутрашњи циркулациони систем је основна структура ИЦ процеса, који се састоји од примарног трофазног сепаратора, подизача биогаса, сепаратора гаса{8}}течности и одвода муља.

1.2.3 Принцип рада ИЦ-а

Производна отпадна вода, након подешавања пХ и температуре, прво улази у зону мешања на дну реактора. Тамо се темељно помеша са мешавином муља-воде са унутрашње циркулације из силазног вода пре него што уђе у експандирани слој гранулираног муља ради биохемијске деградације ХПК. Волуметријско оптерећење ЦОД је овде веома велико, при чему се већина утицајног ЦОД-а разграђује, стварајући велику количину биогаса. Биогас се сакупља примарним трофазним сепаратором. Рад експанзије на течности током формирања мехурића биогаса ствара ефекат подизања гаса, узрокујући да се мешавина биогаса, муља и воде диже дуж цеви за биогас лифт до сепаратора гаса{6}}течности на врху реактора. Овде се биогас одваја од муља и воде и испушта из система за третман. Смеша муља{9}}воде затим улази у зону мешања на дну реактора дуж силазног вода за муљ, где се темељно меша са инфлуентом пре него што уђе у зону проширеног слоја муља, формирајући тако-такозвану унутрашњу циркулацију. У зависности од улазног ЦОД оптерећења и структуре реактора, брзина унутрашње циркулације може да достигне 0,5 до 5 пута већу брзину протока. Након третмана проширеним слојем, део отпадне воде учествује у унутрашњој циркулацији; преостала отпадна вода пролази кроз примарни трофазни сепаратор-и улази у зону слоја гранулираног муља у области финог третмана ради заостале деградације ЦОД-а и производње биогаса, побољшавајући и обезбеђујући квалитет ефлуента. Пошто је већина ХПК разграђена, оптерећење ХПК у области финог третмана је ниско, а производња биогаса је такође мала. Биогас који се овде производи сакупља се помоћу секундарног трофазног сепаратора, улази у сепаратор гаса{19}}течности кроз цев за сакупљање гаса и испушта се из система за третман. Након третмана у зони финог третмана, отпадна вода пролази кроз двостепени-трофазни сепаратор{22}}. Супернатант се испушта кроз зону ефлуента, док се грануларни муљ враћа у слој муља у зони финог третмана.

У поређењу са анаеробним реакторима друге{0}}генерације као што је УАСБ, ИЦ реактори имају следеће предности:<1>Висока стопа органског оптерећења и кратко хидраулично време задржавања;<2>Велики однос висине-према-пречника, мали отисак и мање инвестиције у инфраструктуру;<3>Стабилан ефлуент и јака отпорност на ударна оптерећења. Све више и више произвођача у Кини сада користи ИЦ реакторе, а њихова вредност поврата и коришћења биогаса је такође значајна. Највећа карактеристика ИЦ реактора је да имају две анаеробне реакционе коморе, које омогућавају циркулацију мешавине муља{2}} воде унутар реактора. Ово решава негативан утицај недовољног контакта-муља са водом у УАСБ реакторима, што слаби капацитет биохемијског третмана зрнастог муља.

Стога, ИЦ реактори представљају искорак у савременим анаеробним реакторима и имају широку перспективу развоја у пречишћавању индустријских отпадних вода од органских загађивача. Они ће све више замењивати УАСБ реакторе и заслужују даље истраживање, развој и промоцију.