Описание продукта Анаэробный реактор UASB, также известный как восходящий анаэробный реактор с активным илом, представляет собой эффективную технологию биологической очистки сточных вод.Во время работы реактора сточные воды равномерно распределяются и поступают в нижнюю часть установки, за...
Анаэробный реактор UASB, также известный как восходящий анаэробный реактор с активным илом, представляет собой эффективную технологию биологической очистки сточных вод.Во время работы реактора сточные воды равномерно распределяются и поступают в нижнюю часть установки, затем движутся снизу вверх, проходя через слой анаэробного активного ила, где и осуществляется процесс очистки.
Во время работы сточные воды последовательно поступают через распределительное устройство в нижний слой осадка, а затем в средний и верхний слои, где активный ил находится во взвешенном состоянии. Там они вступают в реакцию с анаэробными микроорганизмами, в результате чего образуется биогаз.Смесь газа, жидкости и твёрдых частиц поднимается вверх и проходит через трёхфазный сепаратор в верхней части реактора, где происходит их разделение. Осадок возвращается в зону взвешенного ила, а очищенная вода отводится из системы.Одновременно осуществляется сбор биогаза, вырабатываемого в процессе анаэробного брожения.Нижняя зона ила и верхняя зона трёхфазного разделения образуют единый анаэробный нитрифицирующий модуль.
Анаэробный реактор UASB объединяет в себе функции биореактора и отстойника, представляя собой компактную установку с высокой эффективностью. Основными компонентами реактора являются: система подачи и распределения сточных вод, реакционная зона, трёхфазный сепаратор, система отвода очищенной воды, газовая камера, система сбора всплывающих загрязнений, а также система удаления осадка.
Эта система расположена в нижней части реактора и выполняет две основные функции:
1. равномерное распределение сточных вод по всему основанию реактора;
2. обеспечение определённого уровня гидравлического перемешивания.
Эффективная система подачи и распределения сточных вод является одним из ключевых факторов, обеспечивающих высокоэффективную работу реактора UASB.
Реакционная зона является основным местом протекания биохимических процессов в реакторе UASB и подразделяется на осадочный слой (иловое ложе) и зону взвешенного ила.Осадочный слой сосредотачивает в себе основную массу высокоактивного гранулированного ила и служит основным участком для разложения органических веществ.Зона взвешенного ила представляет собой область накопления рыхлого (флокулированного) ила.
① Иловое ложе
Иловое ложе расположено в нижней части всего реактора UASB и содержит высокую концентрацию биомассы. Концентрация активного ила (MLSS) в этом слое обычно составляет от 40 до 80 г/л.Основу ила составляют гранулированные частицы, более чем на 70–80% состоящие из активной биомассы (или микроорганизмов). При нормальной эксплуатации реактора размер гранул составляет от 0,5 до 5,0 мм, они обладают отличными осадочными свойствами. Скорость оседания таких гранул обычно составляет 1,2–1,4 см/с, а типичный индекс объемного ила (SVI) — от 10 до 20 мл/г.Биологическая структура гранулированного ила достаточно сложная и включает преимущественно палочковидные бактерии, кокки и нитчатые микроорганизмы.Объём илового ложа составляет около 30% от общего объёма реактора UASB, при этом именно эта зона играет ключевую роль в процессе очистки. Доля разложения органических веществ в иловом ложе может достигать 70–90% от общего уровня деградации в реакторе.
② Зона взвешенного ила
Зона взвешенного ила расположена над иловым ложем и занимает около 70% общего объёма реактора UASB. Концентрация ила в этой зоне ниже, чем в иловом ложе, и составляет обычно от 15 до 30 г/л.Основу здесь составляет высокофлокулированный ил, преимущественно не гранулированной структуры. Его скорость оседания значительно ниже, чем у гранулированного ила, а индекс объёмного ила (SVI) составляет от 30 до 40 мл/г.Перемешивание ила в этой зоне обеспечивается за счёт подъёма пузырьков газа, образующихся в нижних слоях.Концентрация флокулированного ила в зоне взвешенного ила постепенно уменьшается по направлению снизу вверх.
Именно эта зона обеспечивает 10–30% общей степени разложения органических веществ в реакторе UASB.
③ Зона осаждения
Зона осаждения расположена в верхней части реактора UASB. Её основная функция — улавливание твёрдых частиц (в основном флокулированного ила из зоны взвешенного ила), которые поднимаются вверх с потоком воды вследствие гидродинамического переноса.В осадочной зоне эти частицы оседают и по наклонным стенкам в нижней части зоны осаждения соскальзывают обратно в реакционную часть реактора — как в иловое ложе, так и в зону взвешенного ила. Это предотвращает потерю активного ила и способствует поддержанию необходимой концентрации ила в иловом ложе.Дополнительной функцией зоны осаждения является регулирование высоты водяного уровня, что позволяет обеспечить достаточный объём для газосборной камеры и предотвратить её повреждение или разрушение.
Трёхфазный сепаратор — это ключевой элемент конструкции реактора UASB. Обычно он располагается в нижней части зоны осаждения, однако в некоторых случаях может быть погружён в верхнюю часть реактора.Сепаратор состоит из зоны осаждения, щели для возврата ила и газосборной камеры. Его основная функция — разделение трёх фаз: газа (биогаз, образующийся в процессе реакции), твёрдых частиц (ил) и жидкости (очищаемые сточные воды).Для стабильной и эффективной работы реактора UASB, помимо выращивания высокоосадочного и высокоактивного гранулированного ила, критически важным является и качество работы трёхфазного сепаратора.
– Отведение биогаза в газосборную камеру,
– Направление очищенной воды в зону выпуска,
– Возврат твёрдых частиц обратно в реакционную зону.
Поскольку скорость размножения анаэробных микроорганизмов низкая, а в процессе анаэробного брожения образуется большое количество газа, недостаточная эффективность трёхфазного сепаратора может привести к выносу ила с очищенной водой. Это снижает концентрацию ила в реакторе и в конечном итоге может привести к разрушению всей системы UASB.
Наличие трёхфазного сепаратора — одна из ключевых особенностей технологии анаэробной очистки сточных вод по методу UASB. По функциональности он аналогичен вторичному отстойнику в традиционных технологиях очистки сточных вод, но при этом дополнительно выполняет функцию возврата ила.
Поэтому грамотное проектирование трёхфазного сепаратора имеет первостепенное значение для стабильной работы всей установки.
Основная функция системы отвода — равномерный сбор воды после прохождения зоны осаждения и её вывод из реактора.
Газосборная камера, также называемая газосборным колпаком, является составной частью трёхфазного сепаратора. Её основное назначение — сбор биогаза, образующегося в результате анаэробной реакции.
Данная система предназначена для удаления плавающих загрязнений с поверхности жидкости в зоне осаждения и на поверхности жидкости в газосборной камере.
Основная функция системы удаления ила — равномерное удаление избыточного ила из реактора.
1. Высокая эффективность и стабильность:
Высококонцентрированный гранулированный ил способен выдерживать большую органическую нагрузку, обеспечивая высокую эффективность очистки.
2. Ресурсосбережение и энергетическая выгода:
В процессе анаэробного разложения образуется ценное топливо — биогаз.
3. Экономическая эффективность:
Не требуется аэрация, потребление энергии низкое; объём ила значительно меньше, чем в аэробных системах (обычно составляет всего 1/10–1/6), что снижает затраты на его удаление и утилизацию; компактная конструкция позволяет сократить площадь размещения оборудования.
4. Ценность гранулированного ила:
Образующийся гранулированный ил является высокоэффективным биологическим носителем и обладает стабильными физико-химическими характеристиками.
1. Ферментационная промышленность:
Анаэробная очистка сточных вод, образующихся при производстве спирта, пива, лимонной кислоты и других продуктов брожения.
2. Пищевая промышленность:
Анаэробная обработка сточных вод, содержащих сахара, белки, крахмал, молочные продукты и др.
3. Целлюлозно-бумажная промышленность и животноводство:
Анаэробная очистка сточных вод целлюлозно-бумажных предприятий, а также сточных вод от животноводческих комплексов.
4. Очистка других высококонцентрированных органических сточных вод.