Reaktor beztlenowy to system techniczny do oczyszczania ścieków lub innych substancji organicznych w warunkach beztlenowych - tj. przy braku tlenu. W tych reaktorach specjalne mikroorganizmy bez tlenowe rozkładają związki organiczne zawarte w ściekach i wytwarzają biogaz, który składa się głównie z metanu ( CH₄ ) i dwutlenku węgla (CO₂). Reaktory beztlenowe są szeroko stosowane w oczyszczaniu ścieków przemysłowych, zwłaszcza w sektorach o silnie zanieczyszczonych ściekach, takich jak przemysł spożywczy, papierniczy i chemiczny.
Spis treści
Zaplecze techniczne
W procesach beztlenowych specjalne mikroorganizmy znane jako bakterie beztlenowe wykorzystują alternatywne akceptory elektronów zamiast tlenu do swojego metabolizmu. Mikroorganizmy te rozkładają związki organiczne, takie jak węglowodany, tłuszcze i białka, pod nieobecność tlenu. Proces ten przebiega w kilku etapach:
Hydroliza: Złożone związki organiczne, takie jak tłuszcze i białka, są rozkładane na prostsze cząsteczki, takie jak kwasy tłuszczowe, aminokwasy i cukry.
Acidogeneza: Cząsteczki powstałe podczas hydrolizy są dalej przekształcane w kwasy organiczne, alkohole, wodór i dwutlenek węgla.
Acetogeneza: Kwasy organiczne i alkohole są rozkładane przez bakterie acetogenne do kwasu octowego (octanu), wodoru i dwutlenku węgla.
Metanogeneza: W końcowym etapie bakterie metanogenne wytwarzają produkt końcowy metan ( CH₄ ) i dwutlenek węgla (CO₂) z kwasu octowego i wodoru.
Ten wieloetapowy proces prowadzi do produkcji biogazu, który składa się w około 60-70% z metanu i może być wykorzystywany do produkcji energii. Jednocześnie ze ścieków usuwane są zanieczyszczenia organiczne, co znacznie zmniejsza biochemiczne zapotrzebowanie na tlen (BZT5) i chemiczne zapotrzebowanie na tlen (ChZT).
Procesy beztlenowe w praktyce
Procesy beztlenowe są szczególnie powszechne w oczyszczaniu silnie zanieczyszczonych organicznie ścieków i odpadów organicznych w różnych gałęziach przemysłu. Najważniejsze zastosowania obejmują
1. beztlenowe oczyszczanie ścieków
Reaktory beztlenowe są często wykorzystywane w przemyśle spożywczym i napojów, mleczarniach, papierniach i biogazowniach do rozkładu substancji organicznych w ściekach i jednoczesnego wytwarzania energii w postaci biogazu. Typowe reaktory do procesów beztlenowych to
Reaktory UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket):
Reaktor UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) to technologia reaktora beztlenowego charakteryzująca się wydajnym oczyszczaniem ścieków i produkcją biogazu. Ścieki przepływają na zasadzie przeciwprądu z dołu do góry reaktora, gdzie napotykają warstwę osadu składającą się z granulowanych mikroorganizmów beztlenowych. Mikroorganizmy te rozkładają substancje organiczne w ściekach w warunkach beztlenowych i wytwarzają biogaz, który składa się głównie z metanu i dwutlenku węgla.
Dane techniczne:
- Kierunek przepływu: od dołu do góry (upflow)
- Hydrauliczny czas przebywania: Zazwyczaj od 6 do 12 godzin
- Szybkość ładowania organicznego: do 10 kg ChZT/m³-d
- Zakres temperatur: Może pracować zarówno w obszarach mezofilnych (30-40°C), jak i termofilnych (50-60°C).
- Produkcja gazu: 0,25 do 0,35 m³ biogazu na kg zdegradowanego ChZT.
Zdjęcie: Schemat naszego reaktora ALMA BIO UASB
Reaktory EGSB (Expanded Granular Sludge Bed):
Reaktor EGSB (Expanded Granular Sludge Bed) jest rozwinięciem reaktora UASB i charakteryzuje się wyższym natężeniem przepływu i lepszym mieszaniem. W reaktorze EGSB ścieki są kierowane przez warstwę granulowanego osadu z większą prędkością, co skraca hydrauliczny czas retencji i zwiększa obciążenie organiczne. Ta ulepszona cyrkulacja płynu i rozszerzanie się złoża osadu sprawia, że reaktor jest bardziej wydajny, szczególnie w przypadku ścieków o bardzo wysokim obciążeniu organicznym.
Dane techniczne:
- Kierunek przepływu: od dołu do góry, podobnie jak w reaktorze UASB, ale z większą prędkością przepływu.
- Hydrauliczny czas retencji: Zazwyczaj od 1 do 6 godzin, w zależności od składu ścieków.
- Szybkość ładowania organicznego: do 30 kg ChZT/m³-d
- Wysokość reaktora: Reaktory EGSB są zazwyczaj wyższe niż reaktory UASB, co prowadzi do lepszej separacji szlamu i ścieków.
- Produkcja gazu: Podobna do reaktora UASB, z produkcją gazu wynoszącą około 0,3 do 0,35 m³ biogazu na kg zdegradowanego ChZT.
Zdjęcie: Schemat naszego reaktora ALMA BHU BIO EGSB
Reaktory mieszania gazów:
- W naszym reaktorze ALMA BHU GMR (reaktor mieszania gazów) ścieki są skutecznie oczyszczane w warunkach beztlenowych, przy czym reaktor został opracowany specjalnie dla ścieków o wysokim stężeniu wap nia. Zaawansowana technologia mieszania gazów w reaktorze ALMA BHU GMR zapewnia optymalne mieszanie gazów reakcyjnych w ściekach, co znacznie poprawia biologiczną degradację i wytrącanie wapnia.Reaktor oferuje szczególnie wydajne rozwiązanie dla ścieków, które są trudne do oczyszczenia ze względu na wysoką zawartość wapnia. Nie tylko zmniejsza obciążenie organiczne ścieków, ale także umożliwia ukierunkowane wytrącanie wapnia, co zapobiega powstawaniu osadów w dalszych systemach. Zapewnia to stabilną pracę i znacznie obniża koszty konserwacji. Urządzenie ALMA BHU GMR jest zatem idealny do zastosowań przemysłowych, w których wysokie stężenie wapnia w ściekach jest kluczowym wyzwaniem.
Zdjęcie: Zdjęcia naszego beztlenowego reaktora mieszania gazów ALMA BHU GMR
2. stabilizacja osadu
W komunalnych i przemysłowych oczyszczalniach ścieków produkowane osady ściekowe są stabilizowane w beztlenowych komorach fermentacyjnych. Związki organiczne zawarte w osadach ściekowych są rozkładane w warunkach beztlenowych, co zmniejsza zawartość ciał stałych w osadach i umożliwia produkcję biogazu. Proces ten pomaga generować energię i zmniejszyć objętość osadu, co obniża koszty utylizacji.
Zalety procesów beztlenowych
Wysoka wydajność energetyczna:
- Dzięki wytwarzaniu biogazu, beztlenowe oczyszczanie ścieków może pokryć znaczną część zapotrzebowania energetycznego zakładu, a nawet wytworzyć nadwyżkę energii.
Niższe zapotrzebowanie na tlen:
- Ponieważ procesy beztlenowe nie wymagają tlenu, są one szczególnie korzystne w obszarach, w których energia wymagana do napowietrzania w procesach tlenowych jest wysoka.
Redukcja szlamu:
- W porównaniu z procesami tlenowymi, systemy beztlenowe wytwarzają mniej nadmiaru osadu, co zmniejsza koszty obróbki i utylizacji osadu.
Degradacja słabo degradowalnych związków organicznych:
- Mikroorganizmy beztlenowe są również w stanie wykorzystywać substancje organiczne, które są trudne do rozkładu, co sprawia, że procesy te są szczególnie cenne w przypadku niektórych odpadów przemysłowych.
Wyzwania związane z procesami beztlenowymi
Dłuższy czas reakcji:
- Procesy beztlenowe są często wolniejsze niż procesy tlenowe, co może prowadzić do dłuższych czasów przebywania i większych objętości reaktora.
Wrażliwość na substancje toksyczne:
- Mikroorganizmy beztlenowe są bardziej wrażliwe na substancje toksyczne w ściekach, co może prowadzić do zakłóceń procesu. Wymaga to starannego monitorowania i kontroli stężeń paszy.
Wnioski
Procesy beztlenowe są wydajną i przyjazną dla środowiska metodą redukcji zanieczyszczeń organicznych i generowania energii w przemysłowym oczyszczaniu wody i ścieków. Stosując technologie beztlenowe, przemysł może nie tylko obniżyć koszty oczyszczania ścieków, ale także przyczynić się do zrównoważonego rozwoju poprzez wykorzystanie biogazu jako odnawialnego źródła energii. Zastosowanie w reaktorach beztlenowych, takich jak UASB, EGSB lub w mieszanych reaktorach gazowych sprawia, że procesy te są szczególnie odpowiednie dla ścieków o wysokiej zawartości substancji organicznych.
Aby uzyskać więcej informacji na temat naszych produktów, prosimy skontaktować się z nami w dowolnym momencie!
