Реактор UASB для биогазового проекта: Реактор, а не газосборник

Реактор UASB — это не резервуар, который просто производит биогаз; это гидравлическая машина, вся работа которой зависит от поддержания слоя гранулированного ила во взвешенном состоянии при восходящем потоке, в то время как газ, производимый этими гранулами, отделяется от жидкости и твердых веществ до того, как что-либо покинет емкость. Добейтесь правильной скорости восходящего потока, и слой будет мягко флюидизироваться и удерживать биомассу в количестве десятков граммов на литр. Если допустить ошибку, гранулы либо осядут в мертвую массу, либо вымоются со сточными водами, и очистная способность реактора исчезнет за считанные дни.

Компания Shijiazhuang Zhengzhong Technology Co., Ltd. (Center Enamel) поставляет реакторы UASB в виде спроектированных сосудов, что означает, что внутренние гидравлические компоненты — распределитель на входе, трехфазный сепаратор и газосборник — являются частью конструкции резервуара, а не чем-то, что решается на месте.

1. Что такое реактор UASB?

UASB — анаэробный шламовый слой с восходящим потоком — это высокоскоростной анаэробный процесс, при котором сточные воды протекают вверх через слой биологически активных гранул. В отличие от непрерывно перемешиваемого реактора, механическое перемешивание отсутствует: скорость восходящего потока и газ, производимый гранулами, обеспечивают весь контакт. Биогаз поднимается, жидкость и газ разделяются в трехфазном сепараторе наверху, а очищенные сточные воды выходят через перелив. Объемная нагрузка высока — обычно 5-15 кг ХПК на кубический метр в день для легко разлагаемых промышленных сточных вод, при этом время гидравлического удержания измеряется в часах, а не в 20-40 днях, типичных для мезофильного сельскохозяйственного реактора.

• Отсутствие механического перемешивания: Восходящий поток и подъем газа обеспечивают контакт. Механические мешалки разрушили бы гранулы, благодаря которым работает процесс.
• Гранулированная биомасса: Хорошо работающий слой содержит 20-40 г/л летучих взвешенных веществ в виде осаждаемых гранул, поэтому реактор может быть небольшим.
• Трехфазный сепаратор: Газ, жидкость и твердые вещества должны разделяться наверху; этот компонент, а не корпус, определяет гидравлический потолок.
• Короткое время удержания, высокая скорость: Часы, а не дни, при нагрузке 5-15 кг ХПК/м³ в день для подходящих сточных вод.
• Газ — побочный продукт контроля: Примерно 0,25-0,35 кубических метров метана на кг удаленного ХПК — таким образом, выход газа следует за эффективностью очистки, а не наоборот.

2. Какие параметры определяют, будет ли он работать?

Четыре параметра, в порядке важности: скорость восходящего потока, скорость органической нагрузки, температура и пригодность входящего потока для грануляции. Скорость восходящего потока в верхней части реактора обычно составляет около 0,5-1,2 метра в час — достаточно высокая, чтобы расширить слой и улучшить контакт, но достаточно низкая, чтобы гранулы не попадали в сепаратор. Скорость нагрузки должна соответствовать разлагаемости сточных вод, поскольку перегрузка закисляет слой в течение нескольких дней. Температура регулирует кинетику; мезофильная эксплуатация при 35-38 градусах Цельсия является стандартной, и снижение температуры на несколько градусов заметно снижает эффективность удаления. Наконец, не все сточные воды хорошо гранулируются: высокое содержание взвешенных веществ, жиров, масел и смазок, а также ингибирующие соединения мешают этому процессу.

• Скорость восходящего потока: Около 0,5-1,2 м/ч в верхней части реактора. Это самый важный рабочий параметр.
• Скорость органической нагрузки: Обычно 5-15 кг ХПК/м³ в день для подходящих сточных вод. Устанавливайте ее на основе данных об обрабатываемости, а не на основе объема имеющейся емкости.
• Температура: Мезофильная температура 35-38 градусов Цельсия является стандартной. Стабильность важнее заданного значения — колебания на несколько градусов вызывают стресс у биомассы.
• Щелочность и pH: Достаточная буферизация для поддержания pH около 6,8-7,4; накопление летучих жирных кислот является ранним предупреждением о перегрузке.
• Ингибиторы и жиры: Сульфаты, аммиак, дезинфицирующие средства, жиры, масла и смазки — все это влияет на конструкцию. Жиры, в частности, покрывают гранулы и вызывают всплывание осадка.

3. Когда UASB подходит, а когда нет?

UASB подходит для растворимых, легко разлагаемых, теплых промышленных сточных вод — пищевой и пивобезалкогольной промышленности, винокурения, пивоварения, целлюлозно-бумажной промышленности, некоторых фармацевтических потоков — при ХПК обычно выше 1500-2000 мг/л. Он подходит для этих задач, потому что не требует энергии на перемешивание и производит гранулированный ил, который можно продать или повторно использовать. Это плохой выбор для разбавленных холодных муниципальных сточных вод, для потоков с высоким содержанием взвешенных веществ, которые забивают слой, и для сырья, где жиры, масла и смазки составляют большую часть ХПК. Это также плохой выбор, когда оператор не может контролировать летучие жирные кислоты и щелочность, потому что режим отказа наступает быстро.

• Хорошо подходит: Растворимые, теплые, легко разлагаемые промышленные сточные воды с ХПК выше примерно 1500-2000 мг/л.
• Плохо подходит — разбавленные и холодные: Слабые муниципальные сточные воды при температуре окружающей среды часто не могут выдержать нагрузку, необходимую для процесса.
• Плохо подходит — высокое содержание твердых веществ: Взвешенные вещества заполняют слой и уменьшают активную гранулированную фракцию; требуется предварительное удаление.
• Плохо подходит — много жиров: Жиры покрывают гранулы, вызывают всплывание и вымывание, и требуют предварительной обработки, а не большего реактора.
• Эксплуатация имеет значение: ЛЖК, щелочность и состав газа должны отслеживаться. UASB без мониторинга выходит из строя быстрее, чем перемешиваемый реактор при таком же пренебрежении.

Инженерное обеспечение и поддержка проектов

Каждый резервуар, поставляемый Shijiazhuang Zhengzhong Technology Co., Ltd. (Center Enamel), спроектирован в соответствии со стандартами AWWA D103-09 и EN 1090 с проверкой методом конечных элементов нагрузок на корпус, крышу и патрубки, спечен при температуре 820-930°C под контролем ISO 9001 и ISO 45001, протестирован на наличие дефектов покрытия напряжением 1500 В по всей поверхности и собран с болтами класса 8.8 и герметиком, сертифицированным производителем. Реакторы UASB поставляются с распределителем на входе, трехфазным сепаратором и газосборником, спроектированными совместно с корпусом, с покрытием, выбранным для сточных вод и парового пространства, а также с точками отбора проб и мониторинга, расположенными таким образом, чтобы можно было эффективно управлять слоем.

UASB приобретается как гидравлическая конструкция с резервуаром вокруг нее. Если в запросе указан только объем, вы получите емкость, а гидравлическую проблему вам придется решать при вводе в эксплуатацию.

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

Сколько времени занимает запуск реактора UASB?

При засеве гранулированным илом из действующей установки реактор может достичь проектной нагрузки за несколько недель. При запуске с использованием хлопьевидного ила грануляция обычно занимает от двух до четырех месяцев, и нагрузка должна постепенно увеличиваться по мере развития слоя. Покупка или импорт посевных гранул часто является самым дешевым способом сократить время ввода в эксплуатацию, и это следует учитывать при планировании.

Может ли UASB очищать муниципальные сточные воды?

Может, и он широко используется для этой цели в теплом климате, но объем реактора становится большим, поскольку скорость нагрузки ограничена температурой и концентрацией, а сточные воды обычно требуют дополнительной очистки. В более холодном климате экономика часто благоприятствует другому процессу или системе с подогревом. Проверьте зимнюю температуру перед принятием решения.

Какова наиболее распространенная причина отказа UASB?

Гидравлическая перегрузка, которая выносит гранулированный слой в сепаратор и из реактора. За ней следуют покрытие гранул жирами, маслами и смазками, а также падение температуры, снижающее активность при сохранении той же нагрузки. Все три фактора видны в тенденциях до того, как они приведут к отказу, если кто-то наблюдает за процессом.

Может ли резервуар UASB быть адаптирован к нашим сточным водам?

Да. Высота реактора и скорость восходящего потока, конструкция распределителя на входе, геометрия трехфазного сепаратора, системы газосбора и безопасности, покрытие для сточных вод и парового пространства, точки отбора проб, а также подогрев или изоляция — все это настраивается в соответствии с характеристиками сточных вод и климатом объекта.