UASB Anaerob szemcsés iszaptermesztési gyakorlati útmutató

A szemcsés iszap a hatékony UASB reaktor működésének magja. A termesztés a jó-minőségű oltás, a szabályozott hőmérséklet és a stabil pH, az alacsony F/M indítás-, a fokozatos terhelésnövelés és a hidraulikus szűrés elvét követi. Mezofil körülmények között a könnyen lebomló szennyvíz (élelmiszer- és sörfeldolgozás) 1-2 hónap alatt képes érett szemcsés iszapot képezni, míg a hagyományos ipari szennyvíz 2-4 hónapot igényel a teljes termesztéshez.

1. Reaktoros előkezelés

Az UASB vízelosztó rendszerét alaposan meg kell vizsgálni az egyenletes vízeloszlás biztosítása érdekében holt zónák vagy elzáródások nélkül; a három-fázisú leválasztót úgy kell beállítani, hogy biztosítsa a megfelelő gáz-folyadék-leválasztást; a reaktor belsejét meg kell tisztítani a törmeléktől, a rozsdától és a maradék szennyeződésektől, hogy biztosítsák a reaktor légtömörségét és megakadályozzák az oxigén bejutását.

2. Az oltott iszap kiválasztása és hozzáadása

A hasonló szennyvíztípusokból származó érett UASB szemcsés iszapot részesítjük előnyben, mivel ez biztosítja a leggyorsabb indítási-sebességet, és az optimális oltási forrás. Másodszor, a települési szennyvíztisztító telepeken az anaerob rothasztókból származó iszap használata javasolt, mivel metanogénekben gazdag és könnyen hozzáférhető. Szigorúan tilos a folyami iszap, a csatornaiszap és az emésztetlen állati trágya, mivel ezeknek az iszapoknak magas a homoktartalma, számos mérgező és káros anyagot tartalmaznak, valamint magas az oldott oxigén szintjük, ami közvetlenül megzavarja az anaerob baktériumközösséget. A beoltott mennyiséget a reaktor effektív térfogatának 30-50%-án kell szabályozni. A beoltott iszap VSS koncentrációja elérje a 2-4 kg/m³ értéket, a VSS/TSS arány pedig 0,7-nél nagyobb legyen az iszapaktivitás biztosítása érdekében.

3. Táplálkozási és környezeti ellenőrzés

Az anaerob mikrobiális tápanyagarány szigorúan ellenőrzött C:N:P=200-300:5:1. A szennyvíz minőségének megfelelően nitrogént, foszfort és olyan esszenciális nyomelemeket, mint a Fe, Co és Ni kiegészítik. A reaktorban lévő kevert lúg lúgosságát 1000 mg/l felett kell tartani (CaCO3-ban számolva), hogy biztosítsuk a pufferkapacitást. A hőmérséklet stabilan 35±2 fokos mezofil szinten van szabályozva, a napi ingadozások nem haladják meg a ±0,5 fokot. A magas hőmérsékletű termesztést 55±2 fokon kell szabályozni, és tilos a hirtelen hőmérsékletváltozás.

1. szakasz: Mikrobiális adaptációs időszak (10-20 nap)

A fő cél az, hogy az oltott iszapban lévő anaerob mikroorganizmusok alkalmazkodni tudjanak a szennyvíz minőségéhez, helyreállítsák tevékenységüket, és elkerüljék a kezdeti savasodást. Az indítás alapvető ellenőrző mutatója az iszapterhelés F/M=0.05-0.1 kgCOD/kgVSS·d, kerülve a vakon a térfogati terhelés szabályozását. A befolyó KOI-koncentrációt 1000 mg/l alá kell szabályozni. Az eredeti szennyvizet tiszta vízzel kell hígítani, amelynek hidraulikus retenciós ideje nem lehet kevesebb, mint 24 óra, folyamatos alacsony átfolyású befolyós módszerrel. Naponta figyelje a pH-t, az illékony zsírsavakat (VFA) és a KOI-eltávolítási sebességet a reaktorban, a pH-t 7,0 és 7,5 között tartva. A 100 mg/l alatti VFA-szint és a 40%-os vagy magasabb KOI-eltávolítási arány normálisnak tekinthető. Ha a VFA meghaladja a 200 mg/l-t, vagy a pH 6,8 alá esik, azonnal állítsa le a befolyó áramlást, és csak az indikátorok helyreállása után indítsa újra.

2. szakasz: szemcsés képződési szakasz (20-40 nap)

Ebben a szakaszban apró, 0,2-0,5 mm-es iszapszemcsék képződnek, és az iszap ülepítési teljesítménye fokozatosan javul. Miután a vízminőségi mutatók 3-5 napig stabilizálódnak, lassan növeljük a terhelést, egyszeri emeléssel legfeljebb 10%-15%-ot, fokozatosan növelve az iszapterhelést 0,1-0,2 kgKOI/kgVSS·d értékre. A reaktor feláramlási sebességét 1,0-1,5 m/h között szabályozzuk. A könnyű flokkuláló iszapot hidraulikus szűréssel távolítják el; kis mennyiségű iszapveszteség normális. Ebben a szakaszban biztosítani kell a szemcsés iszap kezdeti aggregációját, kis, sűrű iszapszemcséket figyelve a reaktor alján.

3. szakasz: Gyors szemcsés iszap növekedési periódus (40-90 nap)

A szemcsés iszap szemcsemérete 0,5-2 mm-re növekszik, így stabil réteges szerkezet alakul ki. A belső réteg metanogén baktériumokból, például metanogén filamentumokból áll, míg a külső réteg hidrolitsavat termelő baktériumokból áll. A szubsztrát kívülről befelé bomlik, a baktériumközösség szinergetikusan és stabilan működik. A terhelés folyamatosan növekszik, fokozatosan elérve a 3,0-5,0 kg KOI/m³·d térfogati terhelést, miközben a feláramlási sebességet 1,5-2,0 m/h értéken tartják. A reaktorban lévő VFA-t szigorúan 50 mg/L alá kell szabályozni, a biogáz metántartalmának pedig 55% felett kell lennie. Tilos a terhelés hirtelen növekedése vagy a hidraulikus változtatások, amelyek a részecskék töréséhez vezethetnek. Ebben a szakaszban a szemcsés iszap gyorsan felszaporodik és tömörödik, jelentősen optimalizálva az ülepítési teljesítményt.

4. szakasz: szemcsés érlelési időszak (90-120 nap)

Az érett szemcsés iszap több mint 80%-ban 0,5-3 mm átmérőjű részecskéket tartalmaz. Barnásvörös, kerek, tapintásra kemény, nem ragadós, ülepedési sebessége 10-20 m/h. A reaktor eléri a tervezett térfogati terhelést, így a biológiailag könnyen lebomló szennyvíz esetében 90% feletti KOI-eltávolítási arány, a hagyományos szennyvíz esetében 85% feletti, a szennyvíz stabil VFA-koncentrációja 50 mg/L alatt, a biogáz metántartalma pedig 60% feletti. Több mint 15 napos folyamatos és stabil működés után a szemcsés iszapművelés befejeződik.

A hőmérsékletet állandóan, 35±2 fokos mezofil tartományban kell tartani, a napi ingadozás nem haladhatja meg a ±0,5 fokot. A túlzott hőmérséklet-ingadozások közvetlenül gátolják a metanogén baktériumok aktivitását. A reaktoron belüli pH-értéknek stabilnak 7,0-7,5-en kell lennie, a befolyó pH-nak kissé alacsonyabbnak kell lennie, a reaktoron belüli lúgosító puffertől függően. 6,8 alatti vagy 8,0 feletti pH-érték tilos. Az illékony zsírsavak (VFA) kulcsfontosságú korai figyelmeztető jelzések; normál működés közben ezeknek 50 mg/l alatt kell lenniük. Ha ezek meghaladják a 100 mg/l-t, azonnal riasztást kell kiváltani, és a terhelést csökkenteni kell, ha meghaladja a 200 mg/l-t. A felfelé irányuló áramlási sebesség 1,0-1,5 m/h legyen az indítási szakaszban, és 1,5-3,0 m/h az érettségi szakaszban. Az 1,0 m/h alatti sebesség az iszapágy tömörödését okozza, ami megakadályozza a granulálást. A terhelésnövekedésnek a kis, gyakori emelés elvét kell követnie, és minden növekedés nem haladhatja meg a 10-15%-ot. A következő emelést csak a mutatók 3-5 napos stabilizálódása után szabad elvégezni. A hangsúlyt a reaktoron belüli kevert lúg lúgosságának szabályozására kell helyezni, nem a befolyó lúgosságra, biztosítva a megfelelő lúgosságot. A VFA/lúgosság arányának 0,1 alatt kell lennie.

Először is, a mikroorganizmusok extracelluláris polimereket választanak ki, amelyek hatására a sejtek egymáshoz tapadnak, és apró pelyheket képeznek. Ezután fonalas baktériumokkal, például metanogén baktériumokkal a maggal, a pelyhek fokozatosan aggregálódnak, és szemcsés prototípusokat alkotnak. A hidraulikus szűréssel a laza pelyhes iszapot eltávolítják, megtartva a sűrű szemcséket. Végül egy stabil réteges szerkezet jön létre, egy belső metanogén baktériumréteggel és egy külső réteg sav{3}}termelő baktériumokkal. A szemcsék folyamatosan tömörödnek és növekednek, érett szemcsés iszapká válnak.

A reaktorban a savasodást és a 6,5 ​​alatti pH-értéket elsősorban a túl gyors terhelésnövekedés és az elégtelen lúgosság okozza. A megoldás az, hogy azonnal leállítjuk a befolyást, kerüljük a nagy mennyiségű nátrium-hidrogén-karbonát vakon adagolását, és a lúgosság precíz pótlása a lúgosság hiányának megfelelően. Ha a VFA 50 mg/l alá esik, és a pH helyreáll, indítsa újra a reaktort alacsonyabb terhelésen. A szemcsés iszapképződés nehézségei gyakran az elégtelen felfelé irányuló áramlási sebesség és a túlzottan magas SS következménye a befolyóvízben. A felfelé irányuló áramlási sebességet 1,0 m/h fölé kell emelni, és meg kell erősíteni a szennyvíz előkezelését a lebegő szilárd anyagok eltávolítására. A szemcsék törését és veszteségét főként a mérgező anyagok gátlása, a VFA felhalmozódása és a pH ingadozása okozza. A szennyvíz toxicitását meg kell vizsgálni és elő kell kezelni, és a működési paramétereket stabilizálni kell, ahelyett, hogy egyszerűen csökkenteni kellene a hidraulikus áramlási sebességet. A lassú indítás-és az alacsony KOI-eltávolítási arány gyakran az oltóiszap gyenge aktivitásának és a tápanyag-egyensúly felborulásának tudható be. Kiváló minőségű oltóizapot kell hozzáadni, a C:N:P arányt beállítani, és nyomelemeket kell hozzáadni.

1. Alapelv: Mindig az iszapterhelést (F/M) használjuk központi ellenőrző jelzőként, ne egyszerűen térfogati terhelést; stabil hőmérséklet, pH és lúgosság biztosítása az egész folyamat során, elkerülve a hirtelen paraméterváltozásokat; előnyben részesítse a lassú és fokozatos terhelésnövekedést, és folyamatosan végezzen hidraulikus szűrést; türelmesen várja a természetes baktériumszukcessziót, kényszer beavatkozás nélkül.

2. Érett elfogadási kritériumok: A szemcsés iszap százaléka nagyobb vagy egyenlő, mint 80%, részecskeméret 0,5-3 mm, ülepedési sebesség 10-20 m/h; a reaktor eléri a tervezett terhelést, a KOI eltávolítási sebesség megfelel a szabványoknak, a szennyvíz VFA<50mg/L; biogas methane content stable >60%, nincs jelentős iszapveszteség, 15 napon túl folyamatos, stabil működés.