Dvojstupňový reaktor na bioplyn s technológiou granulovaného lôžka pre odpadové vody s vysokým obsahom organických látok

Reaktor ALMA BHU EGSB (Expanded Granular Sludge Bed) je anaeróbny vysokovýkonný bioreaktor na čistenie priemyselných odpadových vôd s vysokým obsahom organických látok, najmä s vysokou koncentráciou CHSK. Predstavuje ďalší vývoj klasických reaktorov UASB a je špeciálne navrhnutý pre kompaktnú konštrukciu, vysoké priestorové zaťaženie a stabilné dlhodobé procesy.

Základný princíp ALMA BHU EGSB

V ALMA BHU EGSB sa odpadová voda vedie zdola nahor cez vrstvu granulovaného anaeróbneho kalu (pelety). Tieto granuláty kalu majú veľmi vysokú biologickú aktivitu a umožňujú rýchly a efektívny rozklad organických zložiek za vzniku bioplynu.

Na rozdiel od konvenčných reaktorov UASB sa v reaktore EGSB vytvára výrazne vyššia rýchlosť prúdenia. Dosahuje sa to cielenou externou recirkuláciou, ktorá granulát kalov premení na expandovaný, fluidizovaný stav. Tým sa:

• maximalizuje kontaktnú plochu medzi odpadovou vodou a biomasou

• zlepšený prenos látky

• výrazne zvýšená biologická rozložiteľnosť

Dôležité konštrukčné vlastnosti ALMA BHU EGSB

• Objemovo a hydraulicky optimalizovaná geometria reaktora pre rovnomerný prietok

• Dve oddeľovacie zariadenia, ktoré zabezpečujú laminárny tok a minimalizujú straty biomasy

• Externá recirkulácia s tangenciálnym zapojením do systému rozvodu v podlahe

• Bez tlaková hlava reaktora s efektívnym 3-fázovým oddeľovačom na oddelenie bioplynu, vody a biomasy

Touto kombináciou sa dosahuje veľmi stabilný anaeróbny proces – aj pri silne kolísavých prítokoch.

Typické úlohy ALMA BHU EGSB

• Anaeróbny rozklad vysoko zaťažených priemyselných odpadových vôd

• Výrazné zníženie množstva CSB

• Výroba bioplynu na energetické využitie

• Odľahčenie následných aeróbnych stupňov

Zhrnutie
ALMA BHU EGSB je anaeróbny vysokovýkonný reaktor s expandovaným granulovaným kalom, externou recirkuláciou a vysokou rýchlosťou prúdenia na efektívne čistenie vysoko znečistených priemyselných odpadových vôd.

Reaktor ALMA BHU EGSB je špeciálne navrhnutý pre odpadové vody s vysokým až veľmi vysokým obsahom organických látok a je vhodný najmä tam, kde klasické biologické systémy alebo veľkoobjemové reaktory narážajú na svoje ekonomické alebo technické limity.

Vhodné koncentrácie CSB

Použitie ALMA BHU EGSB je obzvlášť vhodné v nasledujúcich prípadoch:

• Koncentrácie CSB vyššie ako 1 000 mg/l

• často aj výrazne vyšším obsahom CSB v priemyselnom sektore

• dobré biologicky rozložiteľné organické zložky

Vďaka vysokej koncentrácii biomasy v granulovanom kale je možné stabilne spracovávať aj veľké množstvá prítoku.

Možné veľmi vysoké zaťaženie priestoru

Základnou charakteristikou výkonu ALMA BHU EGSB je schopnosť pracovať pri veľmi vysokom zaťažení priestoru:

• až 30 kg CSB/m³·d, v závislosti od zloženia odpadovej vody a prevádzkových podmienok

To umožňuje:

• kompaktné objemy reaktora

• menší priestorový nárok

• nižšie investičné náklady v porovnaní s veľkoobjemovými anaeróbnymi alebo aeróbnymi systémami

Prečo je EGSB vhodný pre odpadové vody s vysokým zaťažením

Vhodnosť pre vysoké zaťaženie vyplýva z:

• vysoká koncentrácia aktívnej biomasy v granuláte

• intenzívnym pretekaním prostredníctvom externej recirkulácie

• stabilnej laminárnej hydraulike

• efektívne oddelenie plynu, vody a kalu v hlave reaktora

Vďaka tomu proces zostáva aj pri vysokom zaťažení:

• stabilný

• dobrá regulácia

• dlhodobá prevádzková spoľahlivosť

Typické oblasti použitia pre ALMA BHU EGSB

• Potravinársky a nápojový priemysel

• Procesy spracovania cukru, škrobu a fermentácie

• Mliekarne a procesné odpadové vody

• Chemický a biochemický priemysel

• Odpadové vody s vysokým energetickým potenciálom (výroba bioplynu)

Zhrnutie
Reaktor ALMA BHU EGSB je navrhnutý pre koncentrácie CSB nad 1 000 mg/l a umožňuje zaťaženie priestoru až 30 kg CSB/m³·d pri kompaktnej konštrukcii a vysokej stabilite procesu.

Reaktor ALMA BHU EGSB sa vyznačuje radom špeciálne vyvinutých technologických a konštrukčných vlastností, ktoré zaručujú stabilnú anaeróbnu prevádzku pri vysokom zaťažení, rovnomernú hydrauliku a dlhodobú bezpečnosť procesu.

Dve oddeľovacie zariadenia pre definované laminárne prúdenie

Kľúčovou vlastnosťou ALMA BHU EGSB sú dve integrované oddeľovacie zariadenia, ktoré zabezpečujú rovnomerný laminárny prúd v reaktore. Toto vedenie prúdu je rozhodujúce pre:

• Ako predísť skratovým prúdom

• rovnomerne rozložiť bahenné granule v reaktore

• Minimalizácia strát biomasy

• zabezpečiť stabilnú expanziu granulovaného kalu

Laminárna hydraulika optimalizuje kontaktný čas medzi odpadovou vodou a biomasou, čo priamo vedie k vyššej rýchlosti rozkladu.

Externá recirkulácia s tangenciálnym zapojením do systému rozvodu v podlahe

Potrebná vysoká rýchlosť prúdenia v EGSB je dosiahnutá pomocou externého recirkulácie. V prípade ALMA BHU EGSB sa táto recirkulácia vykonáva prostredníctvom externého potrubia s tangenciálnym vtokom do rozvodného systému v podlažnej oblasti.

Toto prepojenie ponúka viacero výhod:

• rovnomerné pretekanie celého prierezu reaktora

• stabilná expanzia granulovaného kalu bez lokálnych pretečení

• Zníženie mŕtvych zón v reaktore

• rovnomerné zaťaženie biomasy

Tangenciálne napájanie navyše podporuje požadovaný laminárny tok a zabraňuje hydraulickým nestabilitám.

Bezotlaková hlava reaktora s integrovaným 3-fázovým oddeľovačom

ALMA BHU EGSB disponuje netlakovou hlavou reaktora s integrovaným 3-fázovým oddeľovačom, ktorý zabezpečuje bezpečné oddelenie:

• bioplyn

• vyčistená odpadová voda

• biomasa

zaručené.

Bez tlaková prevádzka znižuje mechanické zaťaženie konštrukcie a zvyšuje prevádzkovú bezpečnosť. 3-fázový oddeľovač zabezpečuje, že:

• Bioplyn sa efektívne zachytáva a odvádza

• Biomasa spoľahlivo zostáva v reaktore

• vyčistená odpadová voda je odvádzaná číra a s nízkym obsahom kalu

Zhrnutie
ALMA BHU EGSB kombinuje laminárne vedenie prúdu, externú tangenciálnu recirkuláciu a bezplatovú hlavu reaktora s 3-fázovým oddeľovačom pre maximálnu stabilitu procesu pri vysokých zaťaženiach CSB.

Dlhodobá stabilná prevádzka reaktora EGSB závisí vo veľkej miere od kvality a aktivity granulovaného kalu. ALMA BHU EGSB je preto vybavený špeciálne navrhnutým systémom riadenia peliet.

Význam stabilného granulovaného kalu

Granulovaný anaeróbny kal sa vyznačuje:

• vysoká rýchlosť sedimentácie

• vysoká biologická aktivita

• dobrá hydraulická stabilita

. Pri prevádzke však môžu:

• neaktívne pelety

• vápenné bahenné granule

• prezretá biomasa

ktoré ovplyvňujú výkon reaktora, ak nie sú cielene odstraňované.

Systém odberu v dne reaktora na údržbu peliet

ALMA BHU EGSB disponuje integrovaným odberovým systémom v dne reaktora, ktorý umožňuje cielené vyberanie ťažkých alebo zvápenatených peliet.

Funkcie a výhody:

• cieľové odstránenie neaktívnych granulátov

• Získanie vysokoaktívnej biomasy v reaktore

• Predchádzanie hydraulickým poruchám

• dlhodobé zabezpečenie ťažobnej kapacity

Touto kontrolovanou údržbou peliet sa zabráni hromadeniu neaktívnych kalových frakcií v reaktore a zníženiu efektívneho objemu reaktora.

Príspevok k dlhodobej stabilite procesu

Systém odberu umožňuje:

• nepretržitá kontrola kvality granulovaného kalu

• stabilné procesné podmienky počas dlhých prevádzkových období

• konštantne vysoký stupeň rozkladu CSB

Táto funkcia je významnou výhodou oproti jednoduchším prevedeniam EGSB alebo UASB, najmä v prípade priemyselných odpadových vôd s vysokým obsahom vápnika alebo minerálnych látok.

Zhrnutie
Integrovaný odberový systém v spodnej časti ALMA BHU EGSB umožňuje cielené vypúšťanie zvápenatených alebo neaktívnych peliet, čím zabezpečuje dlhodobý výkon reaktora.

Reaktor ALMA BHU EGSB spája veľmi vysokú biologickú výkonovú hustotu s premyslenou hydraulickou a konštrukčnou koncepciou, čím sa výrazne odlišuje od klasických reaktorov UASB, úplne premiešaných anaeróbnych systémov alebo jednoduchých reaktorov s vysokým zaťažením.

Veľmi vysoká zaťažiteľnosť priestoru pri kompaktnej konštrukcii

Hlavnou výhodou systému ALMA BHU EGSB je schopnosť spracovávať veľmi vysoké organické zaťaženie priestoru:

• až 30 kg CSB/m³·d

Týmto spôsobom je možné:

• Objem reaktora môže byť výrazne menší

• Zníženie priestorových nárokov a investičných nákladov

• existujúce zariadenia môžu byť efektívne modernizované alebo rozšírené

V porovnaní s úplne premiešanými anaeróbnymi reaktormi sú systémy EGSB pri rovnakých nákladoch podstatne kompaktnejšie.

Vysoká stabilita procesu vďaka definovanej hydraulike

Prostredníctvom:

• laminárne vedenie prúdu

• externá recirkulácia s tangenciálnym zapojením

• stabilná expanzia granulovaného kalu

proces zostáva aj pri:

• špičky zaťaženia

• kolísavé koncentrácie prítoku

• premenlivé objemové prietoky

veľmi stabilný. To výrazne odlišuje ALMA BHU EGSB od menej kontrolovaných systémov s vysokým zaťažením.

Nízka spotreba energie a náklady na údržbu

V porovnaní s mechanicky miešanými anaeróbnymi reaktormi:

• v reaktore nie sú potrebné miešadlá

• nižšie náklady na údržbu a servis

• je znížená spotreba energie na premiešavanie

Potrebný prietok sa dosahuje prevažne prostredníctvom recirkulácie, ktorá je špeciálne prispôsobená danému procesu.

Efektívne riadenie biomasy

Integrovaný systém odberu peliet zabezpečuje, že:

• neaktívne alebo zvápenatené granule sa odstránia

• kvalita biomasy zostane zachovaná v dlhodobom horizonte

• výkonnosť ťažby zostáva po celé roky na konštantne vysokej úrovni

To je podstatná výhoda oproti systémom bez cieleného ošetrovania peliet.

Konštrukcia vhodná pre priemyselné použitie a mnoho referencií

ALMA BHU EGSB je:

• možné realizovať ako skrutkovú alebo zváranú verziu reaktora

• určené pre priemyselnú nepretržitú prevádzku

• mnohokrát vyskúšané a potvrdené mnohými referenciami

Zhrnutie
ALMA BHU EGSB ponúka najvyššiu zaťažiteľnosť priestoru, kompaktnú konštrukciu, stabilnú hydrauliku, nízke náklady na údržbu a dlhodobú stabilitu procesu vďaka aktívnemu riadeniu peliet.

Použitie reaktora ALMA BHU EGSB je obzvlášť vhodné v prípadoch, keď je potrebné ekonomicky a priestorovo úsporne čistiť vysoko zaťažené, biologicky dobre rozložiteľné priemyselné odpadové vody.

Technické kritériá použitia

Reaktor EGSB je správnou voľbou, ak:

• Koncentrácie CSB presahujú 1 000 mg/l

• je potrebné rozložiť veľké množstvo organického odpadu na malom priestore

• je potrebné stabilné anaeróbne spracovanie pri vysokých zaťaženiach

• Bioplyn sa má využívať ako zdroj energie

• by mali byť výrazne odľahčené následné aeróbne stupne

Najmä v prípade odpadových vôd z:

• Potravinársky a nápojový priemysel

• Cukrovarnický, škrobársky a fermentačný priemysel

• chemický a biochemický priemysel

ALMA BHU EGSB naplno využíva svoje silné stránky.

Ekonomické výhody pri prevádzke zariadenia

Vysoký výkon pri ťažbe prináša jasné ekonomické výhody:

• Zníženie CSB-nákladu pred aeróbnou úpravou

• výrazné úspory energie na vetranie v nasledujúcich fázach

• Výroba bioplynu na vlastné energetické zásobovanie

• menšia plocha v porovnaní s veľkoobjemovými systémami

Najmä pri rastúcich cenách energie je kombinácia redukcie CHSK a výroby energie dôležitým ekonomickým faktorom.

Integrácia do existujúcich koncepcií zariadení

ALMA BHU EGSB sa dá:

• integrovať ako predstupeň pred aeróbnymi stupňami čistenia

• doplniť do existujúcich čistiarní odpadových vôd

• kombinovať s ďalšími systémami ALMA (napr. flotácia, CP, neutralizácia)

Výsledkom je modulárny, škálovateľný celkový koncept pre priemyselné čistenie odpadových vôd.

Záver rozhodnutia

ALMA BHU EGSB je optimálnym riešením, ak:

• vysoké náklady na CSB by mali byť ekonomicky znížené

• Miesto je obmedzené

• Rozhodujúca je stabilita procesu a dlhodobá prevádzka

• Energia sa má získavať z odpadových vôd

Zhrnutie
ALMA BHU EGSB je technicky a ekonomicky výhodný pri vysoko zaťažených priemyselných odpadových vodách, ak je požadovaná kompaktná konštrukcia, vysoká eliminácia CHSK a výroba bioplynu.