Công nghệ chăn bùn kỵ khí ngược dòng hay còn gọi là bể phản ứng UASB là một dạng bể kỵ khí được sử dụng trong xử lý nước thải. Lò phản ứng UASB là một bể phân hủy tạo ra mêtan, sử dụng quy trình kỵ khí và tạo thành một lớp bùn dạng hạt và được xử lý bởi các vi sinh vật kỵ khí.2
Khái niệm và thiết kế
Lò phản ứng UASB dựa trên cái gọi là thiết bị phân tách ba pha, cho phép lò phản ứng tách hỗn hợp khí, nước và bùn trong điều kiện nhiễu loạn cao. Điều này cho phép các thiết kế nhỏ gọn, rẻ hơn.1
Hầm có nhiều nắp khí để tách khí sinh học. Do đó, các giao diện khí / nước cực lớn làm giảm đáng kể sự hỗn loạn, làm cho tốc độ tải tương đối cao 10 - 15 kg / m3.d có thể. Sự phân tách trong lò phản ứng UASB chỉ yêu cầu chiều cao 1,0 mét, điều này ngăn cản các hiệu ứng nổi và do đó, các lớp nổi.
Nói chung, trong quá trình xử lý lò phản ứng UASB, chất nền đi qua lớp bùn mở rộng có chứa nồng độ sinh khối cao trước tiên. Sau đó, phần còn lại của chất nền đi qua một sinh khối ít đặc hơn, được đặt tên là lớp bùn.
Đầu vào được bơm đến lò phản ứng UASB từ đáy của nó bằng bơm nhu động. Chất ảnh hưởng di chuyển lên trên và tiếp xúc với sinh khối trong lớp bùn, sau đó tiếp tục di chuyển lên trên và các chất nền còn lại tác động trở lại với sinh khối trong lớp bùn có nồng độ sinh khối ít hơn so với lớp bùn bên dưới.
Thể tích của lớp bùn phải đủ để tiến hành xử lý tiếp nước thải từ lớp dưới của lớp bùn bằng kênh dẫn. Đồng thời giúp đảm bảo chất lượng nước thải đầu ra ổn định. Một bộ tách 3 pha (Khí-Lỏng-Rắn hoặc GLS) nằm phía trên lớp bùn để tách các phần tử rắn ra khỏi hỗn hợp (khí, lỏng và rắn) sau khi xử lý và do đó cho phép chất lỏng và khí ra khỏi lò phản ứng UASB.
Sau khi nước thải được xử lý sẽ được thu gom bởi hệ thống thu gom nước thải thông qua số lượng bể rửa được phân bổ trên toàn bộ khu vực xả thải, đến bể rửa chính được cung cấp ở ngoại vi của lò phản ứng. Và biogases được tạo ra sẽ được thu thập làm nhiên liệu có giá trị hoặc để lắng đọng.
Tải trọng thiết kế toàn quy mô trung bình của UASB của 682 nhà máy quy mô lớn được khảo sát là 10 kg COD / m 3 .d.
Chiều cao và diện tích lò phản ứng UASB
Để giảm diện tích quy hoạch và giảm chi phí đất, thiết bị phân tách GLS và bố trí phân phối dòng chảy, v.v ... lò phản ứng phải càng cao càng tốt. Và chiều cao của lớp bùn phải đủ để giảm thiểu sự chuyển dòng và đảm bảo tốc độ dòng chảy lên của chất lỏng trong giới hạn lớn nhất cho phép (1,2 - 1,5 m / h). Do đó, chiều cao của đáy bùn ít nhất phải khoảng 1,5 đến 2,5 mét và do đó chiều cao của bể phản ứng nên được giới hạn ở 4 mét để tạo chỗ ở thuận tiện cho lớp bùn, lớp bùn và thiết bị tách 3 pha. Như tiêu chuẩn đã đề cập, chiều cao tối đa của lò phản ứng là khoảng 8 mét nhưng chiều cao áp dụng trong việc sử dụng phổ biến là từ 4,5 đến 6 mét.
Ngoài ra, đáy bùn chiếm 30 đến 60% tổng thể tích bể phản ứng, 20 đến 30% tổng thể tích được cung cấp cho chăn bùn và bể tách GLS chiếm 15 đến 30% tổng thể tích.
Bộ phân tách khí lỏng rắn (GLS)
Mục tiêu chính của thiết kế này là tạo điều kiện thuận lợi cho việc quay trở lại bùn mà không cần sự trợ giúp của bất kỳ thiết bị kiểm soát và năng lượng bên ngoài nào. Chức năng của thiết bị phân tách GLS là cung cấp đủ giao diện khí-nước bên trong vòm khí, đủ diện tích lắng ra bên ngoài mái vòm để kiểm soát tốc độ tràn bề mặt; và mở đủ lỗ ở đáy để tránh nhiễu loạn do vận tốc đầu vào cao của chất lỏng trong thiết bị lắng, để cho phép chất rắn trở lại lò phản ứng một cách thích hợp. Cần phải chú ý đúng mức đến hình dạng của thiết bị và hệ thống thủy lực của nó, để đảm bảo bộ phân tách GLS hoạt động tốt.
Hình 2: Các chi tiết của bộ phân tách khí-lỏng-rắn (GLS)
So sánh giữa quá trình kỵ khí và hiếu khí
Bảng 1: Xử lý kỵ khí và hiếu khí đối với 1000 kg CODB / ngày
(Đối với tải lượng chất thải nhu cầu oxy hóa học có thể phân hủy sinh học (CODB) nhất định)
Chức năng và Ứng dụng
Nhà máy bia và công nghiệp đồ uống
Nhà máy chưng cất và công nghiệp lên men
Công nghiệp thực phẩm
Bột giấy và giấy.
Thuận lợi
Trong quá trình xử lý, một lượng năng lượng khí sinh học có giá trị sẽ được tạo ra có thể được thu gom để sử dụng cho mục đích khác;
Chất thải rắn sinh học được tạo ra ít hơn nhiều so với quá trình hiếu khí vì phần lớn năng lượng trong nước thải được chuyển thành dạng khí và dẫn đến năng lượng còn lại rất ít cho sự phát triển của tế bào mới;
Một yêu cầu năng lượng thấp cho quá trình điều trị;
Ít chất dinh dưỡng cần thiết;
Hệ thống có thể được tắt trong thời gian dài mà không bị suy giảm nghiêm trọng; và
Có thể xử lý tải xung kích hữu cơ một cách hiệu quả.
Nhược điểm
Xử lý kỵ khí không thể đạt được chất lượng xả nước mặt nếu không có quá trình xử lý sau;
Các hợp chất lưu huỳnh khử được tạo ra, cần được giải quyết thích hợp về tính ăn mòn, mùi và an toàn; và
Thời gian khởi động dài hơn.
Một phạm vi nhiệt độ thích hợp là cần thiết cho quá trình kỵ khí (15oC đến 35oC), do đó nó không được áp dụng trong mùa lạnh ở một số quốc gia. (tức là Canada)
Một số thiết bị (ví dụ như máy đo pH, nhiệt kế, v.v.) và nhân viên chuyên nghiệp là cần thiết để theo dõi tình trạng bên trong của lò phản ứng. Nó là tốn kém.
Bài đăng Mới nhất
Đồng tiêu hóa chất thải thực phẩm và bùn nước đã qua sử dụng giúp tăng cường sản xuất khí sinh học để tạo ra năng lượng lớn hơn