A مخزن اسیدی شدن هیدرولیزیک واحد پیش تصفیه بیولوژیکی پیشرفته است که به طور گسترده در سیستم های تصفیه فاضلاب شهری و صنعتی استفاده می شود. با تبدیل آلاینده های آلی پیچیده به ترکیبات زیست تخریب پذیر ساده تر از طریق واکنش های هیدرولیز و اسیدی کردن، تجزیه پذیری فاضلاب را بهبود می بخشد.

در بسیاری از پروژه‌های تصفیه فاضلاب صنعتی، بخش بزرگی از آلاینده‌های آلی به شکل ترکیبات ماکرومولکولی پیچیده وجود دارد که تجزیه مستقیم آن‌ها برای سیستم‌های تصفیه بیولوژیکی مرسوم دشوار است. یک راکتور اسیدی هیدرولیز این مواد پیچیده را به مولکول های آلی کوچکتر تجزیه می کند و باعث بهبودنسبت BOD/CODو ایجاد شرایط مساعدتر برای فرآیندهای تصفیه بیولوژیکی بعدی.

در مقایسه با روش های سنتی تصفیه، فناوری اسیدی شدن هیدرولیز چندین مزیت را ارائه می دهد:

پیچیدگی آلاینده های آلی را کاهش می دهد.

تجزیه پذیری فاضلاب را بهبود می بخشد.

کارایی تصفیه بیولوژیکی پایین دست را افزایش می دهد.

ظرفیت بافری را در برابر نوسانات کیفیت فاضلاب و سرعت جریان فراهم می کند.

بار درمانی در فرآیندهای بعدی را کاهش می دهد.

به همین دلیل، مخازن اسیدی شدن هیدرولیز به یک فناوری پیش تصفیه مهم در تصفیه خانه های فاضلاب، به ویژه برای فاضلاب های صنعتی با بارهای آلی بالا یا تجزیه پذیری زیستی ضعیف تبدیل شده اند.

با این حال، کاربرد موفقیت آمیز به شدت به انتخاب نوع صحیح راکتور و طراحی سیستم با توجه به ویژگی های فاضلاب بستگی دارد.

مشکلات مهندسی متداول مانند تجمع لجن، اتصال کوتاه{0}هیدرولیکی، شستشوی لجن، و کیفیت ناپایدار پساب اغلب به دلیل انتخاب نامناسب راکتور یا توجه ناکافی به جزئیات ساختاری ایجاد می‌شوند.

یکی از سه نوع اصلی مخازن اسیدی هیدرولیز مورد استفاده در کاربردهای مهندسی عبارتند از:

تانک اسیدی هیدرولیز بالارونده

هر نوع راکتور دارای مشخصات ساختاری، اصول عملیاتی، مزایا و سناریوهای کاربردی متفاوتی است.

فرآیند اسیدی شدن هیدرولیز بر اساس فعالیت میکروارگانیسم های بی هوازی و اختیاری است.

این فرآیند عمدتاً شامل دو مرحله است:

2.1 مرحله هیدرولیز

در طول هیدرولیز، میکروارگانیسم ها آنزیم های خارج سلولی ترشح می کنند که مولکول های آلی بزرگ را تجزیه می کنند، از جمله:

پروتئین ها

کربوهیدرات ها

لیپیدها

پلیمرهای آلی پیچیده

این مواد درشت مولکولی به ترکیبات محلول کوچکتری تبدیل می شوند مانند:

اسیدهای آمینه

قندها

اسیدهای چرب

این تبدیل دسترسی به آلاینده ها را برای میکروارگانیسم ها بهبود می بخشد.

2.2 مرحله اسیدی شدن

در طول اسیدی شدن، باکتری‌های تولیدکننده اسید، محصولات هیدرولیز را به موارد زیر تبدیل می‌کنند:

اسیدهای چرب فرار (VFAs)

اسیدهای آلی

الکل ها

هیدروژن

دی اکسید کربن

استفاده از این محصولات برای میکروارگانیسم های تصفیه بیولوژیکی پایین دست آسان تر است.

برخلاف سیستم‌های هضم بی‌هوازی که بر تولید متان تمرکز می‌کنند، مخازن اسیدی‌سازی هیدرولیز عمدتاً به منظور بهبود زیست تخریب پذیری فاضلاب و افزایش کارایی تصفیه بعدی هستند.

3.1 بهبود زیست تخریب پذیری فاضلاب

بسیاری از فاضلاب های صنعتی حاوی ترکیبات آلی نسوز با قابلیت تجزیه زیستی ضعیف هستند.

اسیدی شدن هیدرولیز این مواد را به مولکول های زیست تخریب پذیر کوچکتر تبدیل می کند و کارایی سیستم های تصفیه بیولوژیکی را افزایش می دهد.

نسبت زیست تخریب پذیری بالاتر فرآیندهای پایین دستی مانند:

سیستم های لجن فعال

سیستم های MBBR

سیستم های SBR

راکتورهای بیوفیلم

تا کارآمدتر عمل کند.

3.2 کاهش بار درمان COD

اسیدی شدن هیدرولیز به تبدیل COD پیچیده به اشکال زیست تخریب پذیرتر کمک می کند.

اگرچه راکتور اصولاً برای حذف کامل COD طراحی نشده است، اما راندمان تبدیل COD را بهبود می بخشد و بار آلی وارد شده به مراحل تصفیه زیر را کاهش می دهد.

3.3 بهبود مقاومت در برابر بارگذاری ضربه

فاضلاب صنعتی اغلب در موارد زیر دچار نوسان می شود:

غلظت آلی

نرخ جریان

آلاینده های سمی

یک مخزن اسیدی هیدرولیز با طراحی مناسب ظرفیت بافری را فراهم می کند و از فرآیندهای بیولوژیکی پایین دست در برابر تغییرات ناگهانی محافظت می کند.

3.4 کاهش تولید لجن

در مقایسه با فرآیندهای تصفیه هوازی، اسیدی شدن هیدرولیز تحت شرایط اکسیژن کم عمل می کند و به طور کلی لجن اضافی کمتری تولید می کند.

این به کاهش کمک می کند:

هزینه های دفع لجن

الزامات جابجایی لجن

هزینه های عملیاتی کلی

راکتورهای اسیدی هیدرولیز را می توان بر اساس شرایط هیدرولیکی، روش های اختلاط و استراتژی های نگهداری زیست توده طبقه بندی کرد.

سه طرح اصلی در زیر مورد بحث قرار گرفته است.

نمای کلی

مخزن اسیدی هیدرولیز جریان بالا به دلیل ساختار ساده، هزینه عملیاتی کم و عملکرد قابل اعتماد در حال حاضر رایج ترین نوع راکتور مورد استفاده است.

به طور گسترده ای در موارد زیر استفاده می شود:

تصفیه فاضلاب شهری

فاضلاب فرآوری مواد غذایی

فاضلاب نساجی

فاضلاب کاغذسازی

تصفیه فاضلاب صنعتی عمومی

اصل کار

فاضلاب از طریق یک سیستم توزیع پایین وارد راکتور شده و از طریق یک پتوی لجن معلق به سمت بالا جریان می یابد.

در طول جریان رو به بالا:

تماس فاضلاب با لجن اختیاری با غلظت{0} بالا.

جامدات معلق حفظ می شوند.

باکتری های هیدرولیتیک ترکیبات آلی پیچیده را تجزیه می کنند.

مواد زیست تخریب پذیر محلول تولید می شود.

مایع رویی تیمار شده از قسمت بالایی جمع آوری شده و به واحدهای درمانی بعدی تخلیه می شود.

طراحی ساختاری یک مخزن اسیدی هیدرولیز جریان بالا

ساختار راکتور طبقه بندی شده عمودی. از پایین به بالا، مخزن را می توان به چهار منطقه کاربردی تقسیم کرد:

منطقه توزیع آب پایین

منطقه واکنش لجن

لجن-منطقه جداسازی آب

منطقه جمع آوری پساب

هر منطقه عملکرد خاصی را برای اطمینان از عملکرد پایدار راکتور انجام می دهد.

1. منطقه توزیع آب پایین

ناحیه توزیع پایین مسئول توزیع یکنواخت فاضلاب ورودی در کل مقطع{0}}راکتور است.

روش های رایج توزیع عبارتند از:

سیستم های لوله سوراخ دار شاخه ای

سیستم های توزیع آب پالسی

لوله‌های توزیع معمولاً با نازل‌های رو به پایین{0} یا زاویه‌دار چیده می‌شوند تا توزیع جریان یکنواخت را به دست آورند.

سرعت جریان در دهانه های توزیع عموماً باید در موارد زیر کنترل شود:

1.8–2.5 m/s

برای جلوگیری از انسداد با حفظ توزیع هیدرولیک موثر.

کف مخزن معمولاً با شیب زیر طراحی می شود:

0.5%–1%

و مجهز به تاسیسات تخلیه لجن برای جلوگیری از مناطق مرده و تجمع لجن.

منطقه واکنش لجن میانی

منطقه واکنش لجن، منطقه اصلی تصفیه راکتور است.

پارامترهای طراحی معمولی عبارتند از:

عمق موثر آب:4–6 m

زمان نگهداری هیدرولیک (HRT):4-8 ساعت

ضخامت پوشش لجن:2–3 m

غلظت لجن:8–12 g/L

در این منطقه:

تماس فاضلاب با لجن با غلظت{0} بالا.

میکروارگانیسم های هیدرولیتیک مواد آلی پیچیده را تجزیه می کنند.

جامدات معلق گرفته می شوند.

زیست تخریب پذیری بهبود یافته است.

حفظ یک پتوی لجن پایدار برای دستیابی به عملکرد تصفیه ثابت بسیار مهم است.

لجن بالایی-منطقه جداسازی آب

بخش بالایی به عنوان یک منطقه جداسازی لجن-آب عمل می کند.

عمق آب معمولی:

1–1.5 m

همانطور که سرعت جریان رو به بالا کاهش می یابد، ذرات لجن معلق می توانند به منطقه واکنش ته نشین شوند.

این کاهش می دهد:

از دست دادن لجن

شستشوی زیست توده

غلظت مواد جامد معلق پساب

یک منطقه جداسازی با طراحی مناسب برای حفظ پایداری راکتور درازمدت- ضروری است.

منطقه جمع آوری پساب بالا

ناحیه فوقانی پساب برای جمع آوری یکنواخت آب تصفیه شده طراحی شده است.

ساختارهای رایج عبارتند از:

سرریزهای مثلثی

سرریزهای مستطیلی

این سیستم همچنین ممکن است شامل تجهیزات خروج گاز برای حذف:

ردیابی بیوگاز

ترکیبات آلی فرار (VOCs)

این به حفظ شرایط فشار پایدار در داخل راکتور کمک می کند.

مزایای مخازن اسیدی هیدرولیز بالابر

مزایای اصلی عبارتند از:

1. ساختار ساده

راکتور دارای پیکربندی نسبتاً ساده و بدون تجهیزات مکانیکی پیچیده است.

2. مصرف کم انرژی

از آنجایی که اختلاط عمدتاً از طریق جریان هیدرولیک حاصل می شود، مصرف انرژی بسیار کم است.

3. محیط میکروبی پایدار

پتوی لجن معلق فراهم می کند:

زمان نگهداری طولانی لجن

غلظت میکروبی بالا

فعالیت بیولوژیکی پایدار

4. هزینه عملیاتی کم

عدم وجود تجهیزات اختلاط مکانیکی باعث کاهش:

هزینه های انرژی

الزامات نگهداری تجهیزات

پیچیدگی عملیاتی

محدودیت‌های مخازن اسیدی‌سازی هیدرولیز بالارونده

علیرغم مزایایی که دارند، راکتورهای جریان بالا دارای چندین الزام مهندسی هستند.

1. الزامات دقیق توزیع نفوذی

توزیع نامناسب آب ممکن است منجر به موارد زیر شود:

اتصال کوتاه-هیدرولیک

توزیع ناهموار لجن

کاهش راندمان درمان

بنابراین سیستم توزیع ورودی باید به دقت طراحی شود.

2. حساسیت به محتوای شن و ماسه بالا

فاضلاب حاوی ماسه بیش از حد یا مواد جامد معلق ممکن است باعث موارد زیر شود:

گرفتگی لوله

گرفتگی نازل

تجمع لجن

امکانات پیش تصفیه مانند:

صفحه نمایش ها

محفظه های شن

قبل از راکتور توصیه می شود.

3. خطرات شوک هیدرولیک

افزایش ناگهانی جریان ممکن است پوشش لجن را مختل کند و باعث شود:

شناورسازی لجن

شستشوی لجن

کیفیت پایین پساب

ملاحظات مهندسی برای مخازن اسیدی هیدرولیز بالارونده

برای اطمینان از عملکرد پایدار:

از توزیع آب ساده و تک نقطه‌ای{0} خودداری کنید

سیستم های توزیع یک نقطه-یا محدود- اغلب شرایط هیدرولیکی ناهموار ایجاد می کنند.

یک سیستم توزیع چند نقطه ای توصیه می شود.

سرریزهای سرریز سطح را حفظ کنید

سرریز ناهموار باعث مسیرهای جریان ترجیحی می شود و بر جداسازی لجن-آب تأثیر می گذارد.

طراحی تاسیسات تخلیه لجن مناسب

تخلیه دوره ای لجن از:

تجمع بیش از حد لجن

کاهش حجم موثر

بدتر شدن عملکرد راکتور