A hydrolyse verzuringstankis een geavanceerde biologische voorbehandelingseenheid die veel wordt gebruikt in gemeentelijke en industriële afvalwaterzuiveringssystemen. Het verbetert de biologische afbreekbaarheid van afvalwater door complexe organische verontreinigende stoffen om te zetten in eenvoudiger biologisch afbreekbare verbindingen door middel van hydrolyse- en verzuringsreacties.

In veel industriële afvalwaterzuiveringsprojecten komt een groot deel van de organische verontreinigende stoffen voor in de vorm van complexe macromoleculaire verbindingen die door conventionele biologische zuiveringssystemen moeilijk rechtstreeks kunnen worden afgebroken. Een hydrolyse-verzuringsreactor breekt deze complexe stoffen af ​​tot kleinere organische moleculen, waardoor deBZV/CZV-verhoudingen het creëren van gunstiger omstandigheden voor daaropvolgende biologische behandelingsprocessen.

Vergeleken met traditionele behandelmethoden biedt de hydrolyse-verzuringstechnologie verschillende voordelen:

Vermindert de complexiteit van organische verontreinigende stoffen.

Verbetert de biologische afbreekbaarheid van afvalwater.

Verbetert de efficiëntie van stroomafwaartse biologische behandeling.

Biedt buffercapaciteit tegen schommelingen in de afvalwaterkwaliteit en debiet.

Vermindert de behandelingslast voor daaropvolgende processen.

Om deze reden zijn hydrolyseverzuringstanks een belangrijke voorbehandelingstechnologie geworden in afvalwaterzuiveringsinstallaties, vooral voor industrieel afvalwater met hoge organische belasting of slechte biologische afbreekbaarheid.

Succesvolle toepassing hangt echter sterk af van het selecteren van het juiste reactortype en het ontwerpen van het systeem op basis van de afvalwaterkenmerken.

Veelvoorkomende technische problemen zoals slibophoping, hydraulische kortsluiting-, slibuitspoeling en onstabiele effluentkwaliteit worden vaak veroorzaakt door een onjuiste reactorkeuze of onvoldoende aandacht voor structurele details.

Een van de drie belangrijkste typen hydrolyse-verzuringstanks die in technische toepassingen worden gebruikt, is:

Opwaartse hydrolyse verzuringstank

Elk reactortype heeft verschillende structurele kenmerken, werkingsprincipes, voordelen en toepassingsscenario's.

Het hydrolyse-verzuringsproces is gebaseerd op de activiteit van anaërobe en facultatieve micro-organismen.

Het proces omvat hoofdzakelijk twee fasen:

2.1 Hydrolysefase

Tijdens hydrolyse scheiden micro-organismen extracellulaire enzymen af ​​die grote organische moleculen afbreken, waaronder:

Eiwitten

Koolhydraten

Lipiden

Complexe organische polymeren

Deze macromoleculaire stoffen worden omgezet in kleinere oplosbare verbindingen zoals:

Aminozuren

Suikers

Vetzuren

Deze transformatie verbetert de toegankelijkheid van verontreinigende stoffen voor micro-organismen.

2.2 Verzuringsfase

Tijdens verzuring zetten zuur{0}}producerende bacteriën de hydrolyseproducten om in:

Vluchtige vetzuren (VFA's)

Organische zuren

Alcoholen

Waterstof

Kooldioxide

Deze producten zijn gemakkelijker te gebruiken voor stroomafwaartse biologische behandelingsmicro-organismen.

In tegenstelling tot anaerobe vergistingssystemen die zich richten op de productie van methaan, zijn hydrolyseverzuringstanks vooral gericht op het verbeteren van de biologische afbreekbaarheid van afvalwater en het verbeteren van de daaropvolgende behandelingsefficiëntie.

3.1 Verbeter de biologische afbreekbaarheid van afvalwater

Veel industriële afvalwaterstromen bevatten vuurvaste organische verbindingen met een slechte biologische afbreekbaarheid.

Door hydrolyseverzuring worden deze stoffen omgezet in kleinere biologisch afbreekbare moleculen, waardoor de effectiviteit van biologische behandelingssystemen toeneemt.

Een hogere biologische afbreekbaarheidsverhouding maakt stroomafwaartse processen mogelijk zoals:

Actiefslibsystemen

MBBR-systemen

SBR-systemen

Biofilmreactoren

efficiënter te kunnen opereren.

3.2 Verminder de CZV-behandelingsbelasting

Hydrolyseverzuring helpt complexe CZV om te zetten in meer biologisch afbreekbare vormen.

Hoewel de reactor niet in de eerste plaats is ontworpen voor volledige CZV-verwijdering, verbetert hij de CZV-omzettingsefficiëntie en vermindert hij de organische belasting die de volgende behandelingsfasen binnenkomt.

3.3 Verbeter de weerstand tegen schokbelasting

Industrieel afvalwater kent vaak schommelingen in:

Organische concentratie

Stroomsnelheid

Giftige verontreinigende stoffen

Een goed ontworpen hydrolyseverzuringstank biedt buffercapaciteit en beschermt stroomafwaartse biologische processen tegen plotselinge veranderingen.

3.4 Verminder de slibproductie

Vergeleken met aerobe behandelingsprocessen werkt hydrolyseverzuring onder zuurstofarme omstandigheden en produceert het over het algemeen minder overtollig slib.

Dit helpt het volgende te verminderen:

Kosten voor het afvoeren van slib

Vereisten voor de verwerking van slib

Totale bedrijfskosten

Hydrolyse-verzuringsreactoren kunnen worden geclassificeerd op basis van hun hydraulische omstandigheden, mengmethoden en strategieën voor het vasthouden van biomassa.

Hieronder worden de drie belangrijkste ontwerpen besproken.

Overzicht

De opwaartse hydrolyse-verzuringstank is momenteel het meest toegepaste reactortype vanwege de eenvoudige structuur, lage bedrijfskosten en betrouwbare prestaties.

Het wordt veel gebruikt bij:

Behandeling van gemeentelijk afvalwater

Afvalwater van voedselverwerking

Textiel afvalwater

Afvalwater voor papierproductie

Algemene industriële afvalwaterzuivering

Werkingsprincipe

Afvalwater komt de reactor binnen via een bodemdistributiesysteem en stroomt door een zwevende slibdeken naar boven.

Tijdens opwaartse stroming:

Afvalwater komt in contact met facultatief slib met een hoge-concentratie.

Zwevende vaste stoffen blijven behouden.

Hydrolytische bacteriën breken complexe organische verbindingen af.

Er ontstaan ​​oplosbare biologisch afbreekbare stoffen.

Het behandelde supernatant wordt uit het bovenste gedeelte verzameld en naar daaropvolgende behandelingseenheden afgevoerd.

Structureel ontwerp van een verzuringstank voor opwaartse hydrolyse

De opwaartse hydrolyse-verzuringstank gebruikt over het algemeen eenverticale gelaagde reactorstructuur. Van onder naar boven kan de tank worden verdeeld in vier functionele zones:

Bodemwaterdistributiezone

Slibreactiezone

Slib-waterafscheidingszone

Verzamelzone voor afvalwater

Elke zone vervult een specifieke functie om een ​​stabiele werking van de reactor te garanderen.

1. Bodemwaterdistributiezone

De onderste distributiezone is verantwoordelijk voor de gelijkmatige verdeling van het instromende afvalwater over de gehele dwarsdoorsnede van de reactor-.

Veel voorkomende distributiemethoden zijn onder meer:

Vertakte geperforeerde leidingsystemen

Pulswaterdistributiesystemen

De distributieleidingen zijn doorgaans voorzien van naar beneden- gerichte of schuine mondstukken om een ​​uniforme stroomverdeling te bereiken.

De stroomsnelheid bij distributieopeningen moet in het algemeen worden geregeld binnen:

1.8–2.5 m/s

om verstopping te voorkomen terwijl een effectieve hydraulische distributie behouden blijft.

De tankbodem is meestal ontworpen met een helling van:

0.5%–1%

en uitgerust met slibafvoervoorzieningen om dode zones en slibophoping te voorkomen.

Middelste slibreactiezone

De slibreactiezone is het kernbehandelingsgebied van de reactor.

Typische ontwerpparameters zijn onder meer:

Effectieve waterdiepte:4–6 m

Hydraulische retentietijd (HRT):4–8 uur

Dikte slibdeken:2–3 m

Slibconcentratie:8–12 g/L

In deze zone:

Afvalwater komt in contact met slib met een hoge-concentratie.

Hydrolytische micro-organismen breken complexe organische materie af.

Zwevende vaste stoffen worden opgevangen.

De biologische afbreekbaarheid is verbeterd.

Het handhaven van een stabiele slibdeken is van cruciaal belang voor het bereiken van consistente behandelingsprestaties.

Bovenste slib-Waterscheidingszone

Het bovenste gedeelte fungeert als slib-waterafscheidingsgebied.

Typische waterdiepte:

1–1.5 m

Naarmate de opwaartse stroomsnelheid afneemt, kunnen zwevende slibdeeltjes zich terug in de reactiezone bezinken.

Dit vermindert:

Slibverlies

Uitspoeling van biomassa

Concentratie zwevende deeltjes in het effluent

Een goed ontworpen scheidingszone is essentieel voor het behoud van de stabiliteit van de reactor op lange- termijn.

Topafvalwateropvangzone

De bovenste effluentzone is ontworpen voor een uniforme opvang van behandeld water.

Gemeenschappelijke structuren zijn onder meer:

Driehoekige overstortstuwen

Rechthoekige overloopstuwen

Het systeem kan ook voorzien zijn van gasafvoervoorzieningen om het volgende te verwijderen:

Biogas traceren

Vluchtige organische stoffen (VOS)

Dit helpt bij het handhaven van stabiele drukomstandigheden in de reactor.

Voordelen van opwaartse hydrolyse-verzuringstanks

De belangrijkste voordelen zijn onder meer:

1. Eenvoudige structuur

De reactor heeft een relatief eenvoudige configuratie zonder complexe mechanische apparatuur.

2. Laag energieverbruik

Omdat het mengen voornamelijk via hydraulische stroming plaatsvindt, is het energieverbruik extreem laag.

3. Stabiele microbiële omgeving

De hangslibdeken zorgt voor:

Lange slibretentietijd

Hoge microbiële concentratie

Stabiele biologische activiteit

4. Lage bedrijfskosten

De afwezigheid van mechanische mengapparatuur vermindert:

Energiekosten

Onderhoudsvereisten voor apparatuur

Operationele complexiteit

Beperkingen van verzuringstanks voor hydrolyse met opwaartse stroming

Ondanks hun voordelen hebben opstroomreactoren verschillende technische vereisten.

1. Strenge vereisten voor de distributie van influent

Een ongelijkmatige waterverdeling kan resulteren in:

Hydraulische kortsluiting-

Ongelijkmatige slibverdeling

Verminderde behandelingsefficiëntie

Daarom moet het inlaatdistributiesysteem zorgvuldig worden ontworpen.

2. Gevoeligheid voor hoog zandgehalte

Afvalwater dat veel zand of zwevende deeltjes bevat, kan leiden tot:

Verstopping van de pijp

Verstopping van het mondstuk

Ophoping van slib

Voorbehandelingsfaciliteiten zoals:

Schermen

Grit kamers

worden aanbevolen vóór de reactor.

3. Risico's van hydraulische schokken

Plotselinge toename van de stroming kan de slibdeken verstoren en veroorzaken:

Slib flotatie

Uitwassen van slib

Slechte effluentkwaliteit

Technische overwegingen voor verzuringstanks voor hydrolyse met opwaartse stroming

Om een ​​stabiele werking te garanderen:

Vermijd eenvoudige waterdistributie op één-punt

Distributiesystemen met één- of beperkte- punt zorgen vaak voor ongelijke hydraulische omstandigheden.

Een distributiesysteem met meerdere-punten wordt aanbevolen.

Handhaven van niveau-overloopstuwen

Een ongelijkmatige overstroming veroorzaakt preferentiële stromingspaden en beïnvloedt de slib-waterafscheiding.

Ontwerp de juiste slibafvoerfaciliteiten

Periodieke slibafvoer voorkomt:

Overmatige slibophoping

Verminderd effectief volume

Verslechtering van de prestaties van de reactor