+86-15267462807
Taal
Een afvalwatervergister zet biologisch afbreekbare vaste stoffen om in een stabielere stroom bioafval, terwijl methaanrijk biogas wordt geproduceerd. In gemeentelijke afvalwaterzuiveringsinstallaties wordt na de scheiding van primaire en secundaire vaste stoffen vaak anaerobe vergisting gebruikt om vluchtige vaste stoffen, geuren, ziekteverwekkers en de hoeveelheid slib die definitieve verwerking vereist, te verminderen.
Een betrouwbare vergisting hangt echter van veel meer af dan het plaatsen van slib in een zuurstofvrije tank. Temperatuur, hydraulische retentietijd, organische belasting, menging, alkaliteit en voerconsistentie hebben allemaal invloed op de microbiële populatie die uiteindelijk methaan produceert.
Voor exploitanten en ontwerpers van afvalwaterbehandeling is het begrijpen van deze relaties essentieel bij het evalueren van de capaciteit van de vergister, het oplossen van onstabiele werking of het overwegen van de terugwinning van biogas en de productie van duurzaam aardgas.
Eenaërobe vergisting is een biologisch omzettingsproces dat wordt uitgevoerd door verschillende groepen micro-organismen die opeenvolgend werken. Het proces wordt normaal gesproken in vier fasen beschreven.
1. Hydrolyse
Grote organische moleculen zoals eiwitten, koolhydraten en vetten kunnen door veel anaërobe micro-organismen niet direct worden gebruikt. Tijdens hydrolyse breken extracellulaire enzymen ze af in kleinere oplosbare verbindingen zoals aminozuren, suikers en vetzuren.
Hydrolyse kan de snelheidsbeperkende stap worden wanneer slib langzaam biologisch afbreekbaar fijnstof bevat.
2. Acidogenese
Acidogene bacteriën zetten de oplosbare verbindingen om in vluchtige vetzuren (VFA's), alcoholen, waterstof, kooldioxide, ammoniak en andere tussenproducten.
Deze fase vindt relatief snel plaats. Als de zuurproductie sneller wordt dan de stroomafwaartse methanogene populatie de tussenproducten kan consumeren, accumuleren de VFA's en kan de pH van de vergister dalen.
3. Acetogenese
Acetogene organismen zetten hogere VFA's en alcoholen voornamelijk om in acetaat, waterstof en kooldioxide. Deze verbindingen worden de belangrijkste substraten voor methaanvormende micro-organismen.
4. Methanogenese
Methanogene archaea zetten acetaat en waterstof/koolstofdioxide om in methaan. Ze groeien langzamer en zijn gevoeliger voor temperatuur, pH, giftige stoffen en plotselinge veranderingen in de belasting dan veel zuurvormende organismen.
Het algemene doel is daarom niet simpelweg ‘ontbinding’. Een goed werkende vergister houdt alle vier de biologische stadia in evenwicht, zodat vluchtige vaste stoffen worden gestabiliseerd in plaats van dat tussenliggende zuren zich kunnen ophopen.
EPA merkt op dat anaërobe vergisting de vaste stoffen in het afvalwater stabiliseert, geuren en ziekteverwekkers vermindert en een deel van de fractie vluchtige vaste stoffen omzet in biogas.
Voor het beheer van biosolids in de VS is 38% reductie van vluchtige vaste stoffen is ook een belangrijke benchmark omdat het een methode is die is gespecificeerd onder 40 CFR 503.33 voor het aantonen van de vermindering van vectoraantrekking.
Afvalwatervergisters worden geselecteerd op basis van de slibkenmerken, de concentratie vaste stoffen, de voetafdruk van de locatie, de laadsnelheid en de gewenste energieterugwinning.
Een continu geroerde tankreactor, of CSTR , is een van de meest bekende configuraties voor stedelijk afvalwaterslib.
Door het mengen blijven de vaste stoffen zwevend, wordt de warmte en het binnenkomende voer verdeeld en worden plaatselijke zuur- of temperatuurgradiënten verminderd. Verwarmingssystemen worden vaak gebruikt om een stabiele bedrijfstemperatuur te handhaven.
Voor mesofiele gemeentelijke slibvergisting ligt de temperatuur dichtbij 35°C (95°F) wordt veel gebruikt. EPA-richtlijnen associëren historisch gezien ongeveer 15 dagen verblijftijd bij 35°C in een volledig gemengde hogesnelheidsvergister met omstandigheden die een substantiële reductie van vluchtige vaste stoffen kunnen bereiken.
Het feitelijke ontwerp van de HST is vaak langer en moet gebaseerd zijn op de slibkarakteristieken, de belasting van vaste stoffen, de temperatuur, de redundantie en de behandelingsdoelstellingen.
An opwaartse anaërobe slibdeken (UASB) reactor werkt anders. Afvalwater stroomt naar boven door een dichte anaerobe slibdeken die korrelige of vlokkige biomassa bevat.
UASB-systemen zijn vooral aantrekkelijk voor industrieel afvalwater met een relatief hoge sterkte, omdat ze een grote concentratie actieve biomassa kunnen vasthouden terwijl ze met relatief korte hydraulische retentietijden werken.
Ze zijn over het algemeen geschikter voor oplosbaar of gemakkelijk biologisch afbreekbaar afvalwater dan voor dik gemeentelijk slib dat hoge concentraties zwevende vaste stoffen bevat.
Overdekte lagunes bieden een optie met een lagere complexiteit voor warme klimaten en bepaald landbouw- of industrieel afvalwater. Een flexibele afdekking vangt het gegenereerde biogas op, terwijl de lagune voor het vergistingsvolume zorgt.
Ze hebben over het algemeen meer land nodig en bieden minder procescontrole dan verwarmde, gemengde vergisters.
Ongeacht de configuratie moeten verschillende parameters in evenwicht blijven:
| Bedrijfsparameter | Typische overweging |
|---|---|
| Mesofiele temperatuur | Ongeveer 30–38°C |
| Thermofiele temperatuur | Ongeveer 50–57°C |
| pH van de vergister | Gewoonlijk rond de 6,8–7,5 |
| HRT | Hangt sterk af van reactortype, voeding en temperatuur |
| OLR | Moet overeenkomen met actieve biomassa en mengcapaciteit |
| Alkaliteit | Biedt buffering tegen accumulatie van VFA |
| Mengen | Voorkomt gelaagdheid, schuimlagen en plaatselijke overbelasting |
Deze cijfers moeten worden beschouwd als operationele uitgangspunten en niet als universele ontwerpspecificaties.
Het verhogen van OLR zonder rekening te houden met HRT betekent bijvoorbeeld dat er meer biologisch afbreekbaar materiaal in hetzelfde reactorvolume terechtkomt. Zuurvormende organismen kunnen snel reageren, terwijl methanogenen hun activiteit niet in hetzelfde tempo kunnen verhogen.
Op dezelfde manier kan een goede menging onvoldoende verhitting niet compenseren, en kan een hoge alkaliteit niet voor onbepaalde tijd compenseren voor ernstige organische overbelasting.
Een stabiele spijsvertering komt voort uit het in stand houden van de gecombineerde biologische omgeving , en niet één parameter afzonderlijk optimaliseren.
Anaerobe vergisting produceert biogas dat voornamelijk methaan en kooldioxide bevat, samen met waterdamp, waterstofsulfide en sporen van verontreinigingen.
EPA beschrijft dat ruw biogas uit anaerobe systemen gewoonlijk ongeveer 45–65% methaan , hoewel de feitelijke samenstelling sterk afhankelijk is van de grondstoffen en de bedrijfsvoering.
Bij afvalwaterzuiveringsinstallaties kan dit gas zijn:
Gemeentelijk slib alleen maximaliseert niet altijd het energiepotentieel van een bestaande vergister.
Het toevoegen van geschikt hoogenergetisch organisch afval, zoals voedselverwerkingsresiduen, voedselafval, vetten, oliën en vetten, kan de biologisch afbreekbare koolstofbelasting verhogen en bijgevolg de biogasproductie verhogen.
EPA identificeert co-vergisting als een methode die de gasproductie uit anderszins laagproductieve grondstoffen kan verhogen. Eén aangehaalde Amerikaanse afvalwaterinstallatie die voedselverwerkingsafval en vetten, oliën en vetten accepteert, heeft de biogasproductie ongeveer verdubbeld.
Dit betekent niet dat maximale voertoevoeging wenselijk is. Binnenkomende substraten moeten worden beoordeeld op:
Ruw vergistingsgas is normaal gesproken niet geschikt voor directe injectie in een aardgasleiding.
Een typische upgrade omvat verschillende behandelingsfasen:
Verwijdering van waterstofsulfide: Op ijzer gebaseerde media, actieve kool, biologische ontzwaveling of andere technologieën verwijderen corrosieve H2S.
Vochtverwijdering: Koelen, condenseren, drogen of adsorptie vermindert de waterdamp.
CO2-afscheiding: Membraanscheiding, adsorptie door drukschommelingen, waterwassen of chemische absorptie kunnen de methaanconcentratie verhogen.
Controle van sporenverontreiniging: Siloxanen en VOC's moeten mogelijk ook worden verwijderd, afhankelijk van de afvalwaterbron en de uiteindelijke gasspecificatie.
EPA rapporteert dat opgewaardeerde RNG over het algemeen ten minste 90% methaan bevat, terwijl via pijpleidingen geïnjecteerde RNG doorgaans ongeveer 90% methaan bevat. 96–98% methaan , afhankelijk van de gaskwaliteitsspecificaties van het ontvangende nutsbedrijf.
Voor Amerikaanse projecten kan in aanmerking komend hernieuwbaar CNG of LNG geproduceerd uit biogas uit gemeentelijke afvalwaterzuiveringsinstallaties ook vallen onder goedgekeurde trajecten binnen de federale Renewable Fuel Standard.
Exploitanten moeten op trends reageren voordat de methaanproductie instort.
Schuimend may result from filamentous organisms in the incoming sludge, rapid gas release, inadequate mixing, sudden loading changes, high concentrations of fats or proteins, or poor solids withdrawal.
Waarschuwingssignalen zijn onder meer:
Corrigerende maatregelen kunnen bestaan uit het verminderen van de belading, het verbeteren van de mengverdeling, het beheren van lastige grondstoffen, het aanpassen van de slibonttrekking en het mechanisch controleren van hardnekkig schuim.
Een plotselinge stijging van de organische belasting verhoogt vaak de zuurproductie voordat methaanvormende organismen kunnen reageren.
VFA begint zich op te hopen, de alkaliteit wordt verbruikt en de pH neemt uiteindelijk af.
Echter, Alleen de pH is een late indicator omdat bicarbonaatbuffering de zich ontwikkelende instabiliteit kan verbergen.
Operators volgen daarom gewoonlijk VFA samen met de totale alkaliteit of bicarbonaatalkaliteit. Een gestaag toenemende Verhouding VFA tot alkaliteit is meestal belangrijker dan één geïsoleerde meting. Als praktische regel duiden waarden onder ongeveer 0,3 over het algemeen op een comfortabele buffering, terwijl een aanhoudende beweging richting ongeveer 0,4-0,5 of hoger tot onderzoek zou moeten leiden. Locatiespecifieke historische trends moeten altijd prioriteit krijgen boven een universeel alarmpunt.
Mogelijke reacties zijn onder meer:
Uit eiwitrijke grondstoffen komt ammoniak vrij, terwijl zwavelhoudend afval waterstofsulfide kan genereren.
De toxische fractie van ammoniak hangt sterk af van de pH en temperatuur, dus een totale ammoniakconcentratie die met succes in één faciliteit werkt, kan onder verschillende omstandigheden remming veroorzaken.
Sulfide levert zowel biologische als operationele problemen op omdat opgelost sulfide micro-organismen kan remmen, terwijl gasvormig H2S ernstige corrosie- en veiligheidsrisico's veroorzaakt.
Populair methaanpercentage, CO2, H2S, VFA, alkaliteit, pH, gasproductie en voerbelasting samen biedt een veel sterker systeem voor vroegtijdige waarschuwing dan alleen op het gasvolume te vertrouwen.
Bij anaërobe vergisting wordt het slib niet geëlimineerd. Het zet biologisch afbreekbaar organisch materiaal om en laat een gestabiliseerd digestaat achter dat water, vaste reststoffen, stikstof, fosfor en anorganisch materiaal bevat.
Na vergisting gebruiken afvalwaterzuiveringsinstallaties gewoonlijk centrifuges, bandfilterpersen, schroefpersen of andere ontwateringsapparatuur om het transportvolume te verminderen.
Het vloeibare centraat of filtraat retourneert normaal gesproken een aanzienlijke hoeveelheid ammoniak en oplosbare fosfor naar het afvalwaterzuiveringsproces. Bij grotere installaties kan deze zijstroom van nutriënten een afzonderlijke stikstofbehandeling of fosforterugwinning rechtvaardigen.
Een steeds belangrijker optie is het terugwinnen van fosfor als bruikbaar fosfaatproduct in plaats van het ongecontroleerd neerslaan van struviet in leidingen, pompen en ontwateringsapparatuur toe te staan.
Tijdens het procesontwerp moet ook rekening worden gehouden met de verwijdering van biovaste stoffen.
Volgens de Amerikaanse EPA-regels Klasse A en Klasse B verwijzen voornamelijk naar vereisten voor het terugdringen van ziekteverwekkers , en ze hebben verschillende beheerseisen voor landtoepassing. Biosolids van klasse B kunnen nog steeds detecteerbare ziekteverwekkers bevatten en vereisen daarom locatiebeperkingen, terwijl biosolids van klasse A voldoen aan strengere vereisten voor het terugdringen van pathogenen.
Anaërobe vergisting op zichzelf mag daarom niet automatisch worden omschreven als de productie van ‘klasse A-biovaste stoffen’. De volledige behandelreeks en de toepasselijke Part 503-criteria bepalen de uiteindelijke classificatie.
Het opstarten moet geleidelijk gebeuren.
Een praktische reeks omvat:
Door een nieuwe vergister onmiddellijk op volledige ontwerpcapaciteit te laden, kan de zuurproductie de zich ontwikkelende methanogene populatie overtreffen.
Vanuit economisch perspectief is de beste afvalwatervergister daarom niet noodzakelijkerwijs de reactor die het maximale biogas produceert. Exploitanten moeten verwarmings- en mengenergie, besparingen op de verwijdering van vaste stoffen, verbruik van chemicaliën, onderhoud, gebruik van biogas, zijstroombehandeling van nutriënten en potentiële RNG- of energie-inkomsten als één geïntegreerd evenwicht vergelijken.
De prestaties van de vergister beginnen met nauwkeurige karakterisering van afvalwater en slib.
Voordat u een reactor, mengsysteem, gasbehandelingseenheid of bijbehorende afvalwaterbehandelingsapparatuur selecteert, definieert u de verwachte vaste stofbelasting, CZV-kenmerken, temperatuur, zwavel- en stikstofgehalte, HRT-vereiste, uiteindelijke route voor biovaste stoffen en het beoogde gebruik van het biogas.
Hangzhou Nihao Environmental Tech Co., Ltd. levert afvalwaterzuiveringsproducten en ondersteunt gemeentelijke en industriële zuiveringsprojecten met procesgerichte apparatuurselectie.
Als u een nieuw afvalwaterzuiveringssysteem plant of een bestaand biologisch proces upgradet, neem dan contact op Nihao-water met uw debiet, afvalwaterkenmerken, behandelingsdoel en bestaande procesinformatie. Ons team kan helpen bij het evalueren van geschikte behandelingsconfiguraties en ondersteunende apparatuur voor de algehele afvalwaterzuiveringsinstallatie.
De vier fasen zijn hydrolyse, acidogenese, acetogenese en methanogenese. Complex organisch materiaal wordt eerst omgezet in oplosbare verbindingen, vervolgens in vluchtige zuren en andere tussenproducten, gevolgd door acetaat en waterstof, en ten slotte in methaan en kooldioxide.
Mesofiele vergisting werkt gewoonlijk rond de 30-38°C, waarbij ongeveer 35°C veel wordt gebruikt voor gemeentelijke slibvergisters. Thermofiele vergisting werkt normaal gesproken rond de 50–57°C. Thermofiele systemen kunnen zorgen voor snellere biologische reacties en een grotere reductie van pathogenen, maar zijn over het algemeen gevoeliger voor temperatuurveranderingen en procesverstoringen.
HRT bepaalt hoe lang materiaal in de reactor blijft, terwijl OLR aangeeft hoeveel organisch materiaal per eenheid reactorvolume per dag wordt toegepast. Overmatige belasting in combinatie met onvoldoende retentie kan accumulatie van VFA veroorzaken omdat de zuurvorming de methanogene omzettingscapaciteit overschrijdt.
Schuimend may be associated with filamentous organisms, high protein or fat loading, rapid gas production, poor mixing, feed variations, and accumulated scum. Control measures include identifying the source, correcting loading or mixing conditions, managing feedstocks, and removing accumulated foam or scum where necessary.
Ruw biogas wordt gereinigd om water, waterstofsulfide, kooldioxide en verontreinigingen zoals siloxanen en VOS te verwijderen. Technologieën kunnen actieve kool, ijzermedia, membranen, drukwisseladsorptie en wassystemen omvatten. RNG van pijpleidingkwaliteit vereist doorgaans een veel hogere methaanconcentratie dan onbehandeld vergistingsgas.
Veel gemeentelijke vergisters streven naar een vernietiging van ongeveer 40-60% van de vluchtige vaste stoffen, afhankelijk van de biologische afbreekbaarheid van het slib en het procesontwerp. In de Verenigde Staten is een reductie van 38% van de vluchtige vaste stoffen bijzonder belangrijk omdat dit een EPA-optie is voor het aantonen van de reductie van vectoraantrekking onder 40 CFR Part 503.
Grote gevaren zijn onder meer methaanbrand en explosierisico, waterstofsulfidetoxiciteit, zuurstofarme atmosferen, gas onder druk, besloten ruimtes en bewegende apparatuur. Faciliteiten moeten gebruik maken van geschikte gasdetectie, ventilatie, druk- en vacuümbescherming, vlambeheersing, elektrische classificatie, procedures voor besloten ruimtes, noodstopsystemen en locatiespecifieke bedieningsprocedures. Toepasselijke OSHA-, brand-, elektrische- en lokale vereisten moeten worden beoordeeld tijdens het ontwerp en de werking van het systeem.
86 - 571 - 88647609
+ 86-15267462807
Engels
عربي
Spaans