Dwustopniowy reaktor biogazu z technologią złoża granulatu dla silnie zanieczyszczonych organicznie ścieków

Reaktor ALMA BHU EGSB (Expanded Granular Sludge Bed) to wysokowydajny bioreaktor beztlenowy przeznaczony do oczyszczania ścieków przemysłowych o wysokim obciążeniu organicznym, w szczególności o wysokim stężeniu ChZT. Stanowi on udoskonalenie klasycznych reaktorów UASB i został specjalnie zaprojektowany z myślą o kompaktowej konstrukcji, wysokim obciążeniu przestrzennym i stabilnych procesach długotrwałych.

Podstawowa zasada działania systemu ALMA BHU EGSB

W ALMA BHU EGSB ścieki przepływają od dołu do góry przez złoże granulowanego osadu beztlenowego (peletów). Granulki osadu charakteryzują się bardzo wysoką aktywnością biologiczną i umożliwiają szybki i skuteczny rozkład składników organicznych z wytworzeniem biogazu.

W przeciwieństwie do konwencjonalnych reaktorów UASB, w reaktorze EGSB wytwarzana jest znacznie wyższa prędkość przepływu. Odbywa się to poprzez ukierunkowaną recyrkulację zewnętrzną, która powoduje, że granulki osadu przechodzą w stan spieniony i fluidalny. Dzięki temu:

• maksymalizuje powierzchnię kontaktu między ściekami a biomasą

• poprawia przenoszenie materiału

• znacznie zwiększona wydajność biodegradacji

Ważne cechy konstrukcyjne ALMA BHU EGSB

• Geometria reaktora zoptymalizowana pod względem objętości i hydrauliki, zapewniająca równomierny przepływ

• Dwa urządzenia rozdzielające, które zapewniają laminarne przepływy i minimalizują straty biomasy

• Zewnętrzna recyrkulacja z tangencjalnym podłączeniem do systemu dystrybucji podłogowej

• Bezciśnieniowa głowica reaktora z wydajnym separatorem trójfazowym do oddzielania biogazu, wody i biomasy

Dzięki tej kombinacji uzyskuje się bardzo stabilny proces beztlenowy – nawet przy silnych wahaniach dopływu.

Typowe zadania ALMA BHU EGSB

• Anaerobowa degradacja silnie zanieczyszczonych ścieków przemysłowych

• Znaczna redukcja ładunku CSB

• Produkcja biogazu do celów energetycznych

• Odciążenie dalszych etapów procesu tlenowego

Podsumowanie
ALMA BHU EGSB to wysokowydajny reaktor beztlenowy z ekspandowanym osadem granulowanym, zewnętrzną recyrkulacją i dużą prędkością przepływu, przeznaczony do efektywnego oczyszczania silnie zanieczyszczonych ścieków przemysłowych.

Reaktor ALMA BHU EGSB został zaprojektowany specjalnie do oczyszczania ścieków o wysokim lub bardzo wysokim stężeniu substancji organicznych i nadaje się szczególnie do zastosowań, w których klasyczne systemy biologiczne lub reaktory o dużej pojemności osiągają swoje granice ekonomiczne lub techniczne.

Odpowiednie stężenia CSB

Zastosowanie ALMA BHU EGSB jest szczególnie wskazane w przypadku:

• Stężenia CSB powyżej 1000 mg/l

• często również znacznie wyższa zawartość CSB w sektorze przemysłowym

• łatwo biodegradowalne składniki organiczne

Dzięki wysokiemu stężeniu biomasy w szlamie granulowanym można stabilnie przetwarzać nawet duże ilości dopływające.

Możliwe bardzo duże obciążenia pomieszczeń

Istotną cechą charakterystyczną ALMA BHU EGSB jest możliwość pracy przy bardzo dużym obciążeniu przestrzennym:

• do 30 kg CSB/m³·d, w zależności od składu ścieków i warunków eksploatacji

Umożliwia to:

• kompaktowe objętości reaktora

• mniejsze zapotrzebowanie na miejsce

• niższe koszty inwestycyjne w porównaniu z wielkogabarytowymi systemami beztlenowymi lub tlenowymi

Dlaczego EGSB nadaje się do ścieków o wysokim obciążeniu

Odporność na duże obciążenia wynika z:

• wysokim stężeniu aktywnej biomasy w granulacie

• intensywnym przepływie poprzez recyrkulację zewnętrzną

• stabilnej hydrauliki laminarnej

• efektywnego oddzielania gazu, wody i szlamu w głowicy reaktora

Dzięki temu proces pozostaje stabilny nawet przy dużych obciążeniach:

• stabilny

• łatwo regulowany

• długotrwała niezawodność działania

Typowe obszary zastosowania urządzenia ALMA BHU EGSB

• Przemysł spożywczy i napojów

• Procesy związane z cukrem, skrobią i fermentacją

• Mleczarnie i ścieki procesowe

• Przemysł chemiczny i biochemiczny

• Ścieki o wysokim potencjale energetycznym (wytwarzanie biogazu)

Podsumowanie
Reaktor ALMA BHU EGSB jest przeznaczony do stężeń ChZT powyżej 1000 mg/l i umożliwia obciążenia przestrzenne do 30 kg ChZT/m³·d przy kompaktowej konstrukcji i wysokiej stabilności procesu.

Reaktor ALMA BHU EGSB wyróżnia się szeregiem specjalnie opracowanych cech technicznych i konstrukcyjnych, które zapewniają stabilną pracę beztlenową przy dużym obciążeniu, równomierną hydraulikę i długotrwałe bezpieczeństwo procesu.

Dwa urządzenia rozdzielające zapewniające określone, laminarne warunki przepływu

Główną cechą ALMA BHU EGSB są dwa zintegrowane urządzenia rozdzielające, które zapewniają równomierny, laminarny przepływ w reaktorze. Takie prowadzenie przepływu ma decydujące znaczenie dla:

• Unikajcie Państwo prądów zwarciowych

• równomiernie rozprowadzić granulki szlamu w reaktorze

• Zminimalizowanie strat biomasy

• zapewnić stabilną ekspansję szlamu granulowanego

Hydraulika laminarna optymalizuje czas kontaktu ścieków z biomasą, co bezpośrednio przekłada się na wyższą wydajność rozkładu.

Zewnętrzna recyrkulacja z tangencjalnym podłączeniem do systemu dystrybucji podłogowej

Wymagana wysoka prędkość przepływu w EGSB jest generowana przez zewnętrzną recyrkulację. W przypadku ALMA BHU EGSB recyrkulacja ta odbywa się za pomocą zewnętrznego przewodu rurowego z tangencjalnym wprowadzeniem do systemu rozdzielczego w obszarze podłogi.

Ta integracja oferuje wiele korzyści:

• równomierny przepływ przez cały przekrój reaktora

• stabilna ekspansja szlamu granulowanego bez lokalnych przelewów

• Redukcja martwych stref w reaktorze

• równomierne obciążenie biomasy

Podawanie styczne wspomaga ponadto pożądany przepływ laminarny i zapobiega niestabilności hydraulicznej.

Bezciśnieniowa głowica reaktora z wbudowanym separatorem 3-fazowym

ALMA BHU EGSB posiada bezciśnieniową głowicę reaktora ze zintegrowanym separatorem 3-fazowym, który zapewnia bezpieczne oddzielenie:

• Biogaz

• oczyszczonych ściekach

• biomasa

gwarantowane.

Praca bezciśnieniowa zmniejsza obciążenia mechaniczne konstrukcji i zwiększa bezpieczeństwo eksploatacji. Separator 3-fazowy zapewnia, że:

• Biogaz jest efektywnie zbierany i odprowadzany

• Biomasa pozostaje niezawodnie w reaktorze

• oczyszczone ścieki są odprowadzane w postaci klarownej i zawierającej niewielką ilość osadu

Podsumowanie
ALMA BHU EGSB łączy laminarne prowadzenie przepływu, zewnętrzną recyrkulację styczną i bezciśnieniową głowicę reaktora z separatorem 3-fazowym, zapewniając maksymalną stabilność procesu przy wysokich obciążeniach CSB.

Długotrwała stabilna praca reaktora EGSB zależy w znacznym stopniu od jakości i aktywności granulowanego osadu. Dlatego też ALMA BHU EGSB jest wyposażony w specjalnie zaprojektowany system zarządzania granulatem.

Znaczenie stabilnego szlamu granulowanego

Granulowany osad beztlenowy charakteryzuje się:

• wysoka szybkość sedymentacji

• wysoka aktywność biologiczna

• dobra stabilność hydrauliczna

Jednak podczas pracy mogą wystąpić następujące sytuacje:

• nieaktywne granulki

• granulki osadu zwapniałego

• przestarzała biomasa

które mają negatywny wpływ na wydajność reaktora, jeśli nie zostaną odpowiednio usunięte.

System poboru próbek w dnie reaktora do pielęgnacji peletu

ALMA BHU EGSB posiada zintegrowany system poboru na dnie reaktora, który umożliwia celowe usuwanie ciężkich lub zwapniałych granulek.

Funkcje i zalety:

• celowe usuwanie nieaktywnych granulek

• Uzyskanie wysoce aktywnej biomasy w reaktorze

• Zapobieganie awariom hydraulicznym

• długoterminowe zapewnienie wydajności wydobycia

Dzięki tej kontrolowanej pielęgnacji peletu zapobiega się gromadzeniu się nieaktywnych frakcji szlamu w reaktorze i zmniejszeniu efektywnej objętości reaktora.

Wkład w długoterminową stabilność procesu

System pobierania umożliwia:

• ciągła kontrola jakości szlamu granulowanego

• stabilne warunki procesowe przez długi czas pracy

• stały wysoki stopień rozkładu CSB

W przypadku ścieków przemysłowych o wysokiej zawartości wapnia lub minerałów funkcja ta stanowi istotną zaletę w porównaniu z prostszymi konstrukcjami EGSB lub UASB.

Podsumowanie
Zintegrowany system poboru próbek w dnie ALMA BHU EGSB umożliwia ukierunkowane usuwanie zwapniałych lub nieaktywnych granulek, zapewniając w ten sposób długotrwałą wydajność reaktora.

Reaktor ALMA BHU EGSB łączy w sobie bardzo wysoką wydajność biologiczną z przemyślaną konstrukcją hydrauliczną i konstrukcyjną, co znacznie odróżnia go od klasycznych reaktorów UASB, całkowicie wymieszanych systemów beztlenowych lub prostych reaktorów o wysokim obciążeniu.

Bardzo duże obciążenie pomieszczenia przy kompaktowej konstrukcji

Główną zaletą systemu ALMA BHU EGSB jest możliwość przetwarzania bardzo dużych ilości odpadów organicznych:

• do 30 kg CSB/m³·d

Dzięki temu:

• Objętości reaktorów mogą być znacznie mniejsze.

• Zmniejszenie zapotrzebowania na miejsce i kosztów inwestycyjnych

• istniejące instalacje zostaną efektywnie zmodernizowane lub rozbudowane

W porównaniu z reaktorami beztlenowymi z pełnym mieszaniem systemy EGSB są znacznie bardziej kompaktowe przy takich samych obciążeniach.

Wysoka stabilność procesu dzięki zdefiniowanemu układowi hydraulicznemu

Autor:

• laminarny przepływ powietrza

• zewnętrzna recyrkulacja z połączeniem stycznym

• stabilna ekspansja szlamu granulowanego

proces pozostaje niezmieniony również w przypadku:

• szczyty obciążenia

• zmienne stężenia dopływu

• zmiennych przepływach objętościowych

bardzo stabilny. To wyraźnie odróżnia ALMA BHU EGSB od mniej kontrolowanych systemów o wysokim obciążeniu.

Niskie zużycie energii i koszty konserwacji

W porównaniu z reaktorami beztlenowymi mieszanymi mechanicznie:

• nie są wymagane mieszadła w reaktorze

• niższe koszty konserwacji i utrzymania

• zmniejsza się zapotrzebowanie na energię potrzebną do wymieszania

Niezbędny przepływ jest realizowany głównie poprzez recyrkulację, która jest specjalnie dostosowana do procesu.

Skuteczne zarządzanie biomasą

Zintegrowany system pobierania peletu zapewnia, że:

• usunięcie nieaktywnych lub zwapniałych granulatów

• jakość biomasy pozostaje niezmienna w perspektywie długoterminowej

• wydajność wydobycia pozostaje na stałym, wysokim poziomie przez lata

Jest to istotna zaleta w porównaniu z systemami bez ukierunkowanej pielęgnacji peletu.

Konstrukcja przystosowana do zastosowań przemysłowych i liczne referencje

ALMA BHU EGSB to:

• możliwa realizacja w wersji reaktora skręcanego lub spawanego

• przeznaczone do ciągłej pracy przemysłowej

• wielokrotnie sprawdzony i potwierdzony licznymi referencjami

Podsumowanie
ALMA BHU EGSB zapewnia najwyższe obciążenie przestrzenne, kompaktową konstrukcję, stabilny układ hydrauliczny, niewielkie nakłady konserwacyjne i długotrwałą stabilność procesu dzięki aktywnemu zarządzaniu peletami.

Zastosowanie reaktora ALMA BHU EGSB jest szczególnie wskazane w przypadku konieczności ekonomicznego i zajmującego mało miejsca oczyszczania silnie zanieczyszczonych, łatwo biodegradowalnych ścieków przemysłowych.

Kryteria techniczne zastosowania

Reaktor EGSB jest właściwym wyborem, jeśli:

• Stężenie CSB przekracza 1000 mg/l

• w małej przestrzeni muszą być rozkładane duże ilości substancji organicznych

• wymagane jest stabilne oczyszczanie beztlenowe przy dużych obciążeniach

• Biogaz ma być wykorzystywany jako źródło energii

• należy znacznie odciążyć kolejne etapy procesu tlenowego

W szczególności w przypadku ścieków pochodzących z:

• Przemysł spożywczy i napojów

• Przemysł cukrowniczy, skrobiowy i fermentacyjny

• przemysł chemiczny i biochemiczny

ALMA BHU EGSB wykorzystuje swoje mocne strony.

Korzyści ekonomiczne wynikające z eksploatacji instalacji

Wysoka wydajność wydobycia zapewnia wyraźne korzyści ekonomiczne:

• Redukcja ładunku CSB przed oczyszczaniem tlenowym

• znaczna oszczędność energii wentylacyjnej w kolejnych etapach

• Produkcja biogazu na potrzeby własnego zaopatrzenia w energię

• mniejsze zapotrzebowanie na powierzchnię w porównaniu z systemami o dużej objętości

W szczególności w obliczu rosnących cen energii połączenie redukcji ChZT i pozyskiwania energii stanowi istotny czynnik ekonomiczny.

Integracja z istniejącymi koncepcjami instalacji

ALMA BHU EGSB można:

• Zintegrować jako etap wstępny przed etapami oczyszczania tlenowego.

• doposażyć istniejące oczyszczalnie ścieków

• Połączyć z innymi systemami ALMA (np. flotacja, CP, neutralizacja)

W ten sposób powstaje modułowa, skalowalna koncepcja ogólna dotycząca przemysłowego oczyszczania ścieków.

Podsumowanie decyzji

ALMA BHU EGSB jest optymalnym rozwiązaniem, jeśli:

• wysokie ładunki CSB mają być ekonomicznie zredukowane

• Miejsce jest ograniczone

• Stabilność procesu i długotrwała eksploatacja mają decydujące znaczenie

• Energia ma być pozyskiwana ze ścieków

Podsumowanie
System ALMA BHU EGSB jest technicznie i ekonomicznie sensownym rozwiązaniem w przypadku silnie zanieczyszczonych ścieków przemysłowych, gdy wymagana jest kompaktowa konstrukcja, wysoka eliminacja ChZT i produkcja biogazu.