A Hydrolyse-Säuerungstankist eine fortschrittliche biologische Vorbehandlungseinheit, die häufig in kommunalen und industriellen Abwasseraufbereitungssystemen eingesetzt wird. Es verbessert die biologische Abbaubarkeit des Abwassers, indem es komplexe organische Schadstoffe durch Hydrolyse- und Ansäuerungsreaktionen in einfachere biologisch abbaubare Verbindungen umwandelt.

In vielen industriellen Abwasserbehandlungsprojekten liegt ein großer Teil der organischen Schadstoffe in Form komplexer makromolekularer Verbindungen vor, die von herkömmlichen biologischen Behandlungssystemen nur schwer direkt abgebaut werden können. Ein Hydrolyse-Säuerungsreaktor zerlegt diese komplexen Substanzen in kleinere organische Moleküle und verbessert so dieBSB/CSB-Verhältnisund Schaffung günstigerer Bedingungen für nachfolgende biologische Behandlungsprozesse.

Im Vergleich zu herkömmlichen Behandlungsmethoden bietet die Hydrolyse-Ansäuerungstechnologie mehrere Vorteile:

Reduziert die Komplexität organischer Schadstoffe.

Verbessert die biologische Abbaubarkeit des Abwassers.

Verbessert die Effizienz der nachgeschalteten biologischen Behandlung.

Bietet Pufferkapazität gegen Schwankungen der Abwasserqualität und Durchflussrate.

Reduziert den Behandlungsaufwand für nachfolgende Prozesse.

Aus diesem Grund haben sich Hydrolyse-Säuerungsbecken zu einer wichtigen Vorbehandlungstechnologie in Kläranlagen entwickelt, insbesondere für Industrieabwässer mit hoher organischer Belastung oder schlechter biologischer Abbaubarkeit.

Eine erfolgreiche Anwendung hängt jedoch stark von der Auswahl des richtigen Reaktortyps und der Auslegung des Systems entsprechend den Abwassereigenschaften ab.

Häufige technische Probleme wie Schlammansammlung, hydraulische Kurzschlüsse, Schlammauswaschung und instabile Abwasserqualität werden häufig durch eine ungeeignete Reaktorauswahl oder unzureichende Beachtung struktureller Details verursacht.

Einer der drei Haupttypen von Hydrolyse-Säuerungstanks, die in technischen Anwendungen verwendet werden, ist:

Aufwärtsstrom-Hydrolyse-Säuerungstank

Jeder Reaktortyp weist unterschiedliche strukturelle Eigenschaften, Funktionsprinzipien, Vorteile und Anwendungsszenarien auf.

Der Hydrolyse-Ansäuerungsprozess basiert auf der Aktivität anaerober und fakultativer Mikroorganismen.

Der Prozess umfasst im Wesentlichen zwei Phasen:

2.1 Hydrolysestufe

Während der Hydrolyse scheiden Mikroorganismen extrazelluläre Enzyme aus, die große organische Moleküle abbauen, darunter:

Proteine

Kohlenhydrate

Lipide

Komplexe organische Polymere

Diese makromolekularen Stoffe werden in kleinere lösliche Verbindungen umgewandelt wie:

Aminosäuren

Zucker

Fettsäuren

Diese Umwandlung verbessert die Zugänglichkeit der Schadstoffe für Mikroorganismen.

2.2 Versauerungsphase

Bei der Ansäuerung wandeln säureproduzierende Bakterien die Hydrolyseprodukte um in:

Flüchtige Fettsäuren (VFAs)

Organische Säuren

Alkohole

Wasserstoff

Kohlendioxid

Diese Produkte sind für nachgeschaltete biologische Behandlungsmikroorganismen einfacher zu nutzen.

Im Gegensatz zu anaeroben Vergärungssystemen, die sich auf die Methanproduktion konzentrieren, zielen Hydrolyse-Ansäuerungstanks hauptsächlich darauf ab, die biologische Abbaubarkeit des Abwassers zu verbessern und die Effizienz der nachfolgenden Behandlung zu steigern.

3.1 Verbesserung der biologischen Abbaubarkeit von Abwasser

Viele industrielle Abwasserströme enthalten feuerfeste organische Verbindungen mit schlechter biologischer Abbaubarkeit.

Durch die Hydrolyse-Ansäuerung werden diese Stoffe in kleinere biologisch abbaubare Moleküle umgewandelt, wodurch die Wirksamkeit biologischer Behandlungssysteme erhöht wird.

Ein höherer Grad der biologischen Abbaubarkeit ermöglicht nachgelagerte Prozesse wie:

Belebtschlammsysteme

MBBR-Systeme

SBR-Systeme

Biofilmreaktoren

effizienter zu arbeiten.

3.2 Reduzierung der CSB-Behandlungsbelastung

Die Ansäuerung durch Hydrolyse trägt dazu bei, komplexen CSB in besser biologisch abbaubare Formen umzuwandeln.

Obwohl der Reaktor nicht in erster Linie für die vollständige COD-Entfernung ausgelegt ist, verbessert er die Effizienz der CSB-Umwandlung und reduziert die organische Belastung, die in die folgenden Behandlungsstufen gelangt.

3.3 Verbessern Sie die Widerstandsfähigkeit gegen Stoßbelastungen

Industrielles Abwasser unterliegt häufig Schwankungen in:

Organische Konzentration

Durchflussrate

Giftige Schadstoffe

Ein ordnungsgemäß ausgelegter Hydrolyse-Säuerungstank bietet Pufferkapazität und schützt nachgeschaltete biologische Prozesse vor plötzlichen Veränderungen.

3.4 Reduzierung der Schlammproduktion

Im Vergleich zu aeroben Behandlungsverfahren erfolgt die Hydrolyse-Säuerung unter sauerstoffarmen Bedingungen und erzeugt im Allgemeinen weniger Überschussschlamm.

Dies hilft, Folgendes zu reduzieren:

Kosten für die Schlammentsorgung

Anforderungen an die Schlammbehandlung

Gesamtbetriebskosten

Hydrolyse-Säuerungsreaktoren können nach ihren hydraulischen Bedingungen, Mischmethoden und Biomasse-Retentionsstrategien klassifiziert werden.

Die drei Hauptdesigns werden im Folgenden besprochen.

Überblick

Aufgrund seines einfachen Aufbaus, der niedrigen Betriebskosten und der zuverlässigen Leistung ist der Upflow-Hydrolyse-Säuerungstank derzeit der am häufigsten verwendete Reaktortyp.

Es wird häufig verwendet in:

Kommunale Abwasserbehandlung

Abwasser aus der Lebensmittelverarbeitung

Textilabwasser

Abwasser aus der Papierherstellung

Allgemeine industrielle Abwasserbehandlung

Funktionsprinzip

Das Abwasser gelangt über ein Bodenverteilersystem in den Reaktor und fließt durch eine schwebende Schlammdecke nach oben.

Beim Aufwärtsfluss:

Abwasser kommt mit fakultativem Schlamm hoher -Konzentration in Kontakt.

Schwebstoffe werden zurückgehalten.

Hydrolytische Bakterien bauen komplexe organische Verbindungen ab.

Es entstehen lösliche, biologisch abbaubare Stoffe.

Der behandelte Überstand wird im oberen Bereich gesammelt und an nachfolgende Behandlungseinheiten abgegeben.

Strukturentwurf eines Upflow-Hydrolyse-Säuerungstanks

Der Aufstrom-Hydrolyse-Säuerungstank verwendet im Allgemeinen avertikale Schichtreaktorstruktur. Von unten nach oben lässt sich der Tank in vier Funktionszonen unterteilen:

Bodenwasserverteilungszone

Schlammreaktionszone

Schlamm-Wassertrennzone

Abwassersammelzone

Jede Zone erfüllt eine spezifische Funktion, um einen stabilen Reaktorbetrieb zu gewährleisten.

1. Grundwasserverteilungszone

Die untere Verteilungszone ist für die gleichmäßige Verteilung des zufließenden Abwassers über den gesamten Reaktorquerschnitt verantwortlich.

Zu den gängigen Verteilungsmethoden gehören:

Verzweigte Lochrohrsysteme

Impulswasserverteilungssysteme

Die Verteilerrohre sind üblicherweise mit nach unten gerichteten oder abgewinkelten Düsen angeordnet, um eine gleichmäßige Strömungsverteilung zu erreichen.

Die Strömungsgeschwindigkeit an Verteilungsöffnungen sollte im Allgemeinen innerhalb von Folgendem kontrolliert werden:

1.8–2.5 m/s

um Verstopfungen zu verhindern und gleichzeitig eine effektive hydraulische Verteilung aufrechtzuerhalten.

Der Tankboden wird üblicherweise mit einem Gefälle von:

0.5%–1%

und mit Einrichtungen zur Schlammableitung ausgestattet, um tote Zonen und Schlammansammlungen zu verhindern.

Mittlere Schlammreaktionszone

Die Schlammreaktionszone ist der Kernbehandlungsbereich des Reaktors.

Zu den typischen Designparametern gehören:

Effektive Wassertiefe:4–6 m

Hydraulische Verweilzeit (HRT):4–8 Stunden

Dicke der Schlammdecke:2–3 m

Schlammkonzentration:8–12 g/L

In dieser Zone:

Abwasser kommt mit hochkonzentriertem Schlamm in Kontakt.

Hydrolytische Mikroorganismen bauen komplexe organische Stoffe ab.

Schwebstoffe werden erfasst.

Die biologische Abbaubarkeit wird verbessert.

Die Aufrechterhaltung einer stabilen Schlammdecke ist für die Erzielung einer gleichbleibenden Behandlungsleistung von entscheidender Bedeutung.

Obere Schlamm-Wassertrennungszone

Der obere Abschnitt fungiert als Schlamm-{0}}Wasser-Trennbereich.

Typische Wassertiefe:

1–1.5 m

Wenn die Aufwärtsströmungsgeschwindigkeit abnimmt, können sich suspendierte Schlammpartikel wieder in der Reaktionszone absetzen.

Dies reduziert:

Schlammverlust

Auswaschung der Biomasse

Konzentration suspendierter Feststoffe im Abwasser

Eine ordnungsgemäß gestaltete Trennzone ist für die Aufrechterhaltung der langfristigen Reaktorstabilität von entscheidender Bedeutung.

Oberste Abwassersammelzone

Die obere Abwasserzone ist für eine gleichmäßige Sammlung des behandelten Wassers ausgelegt.

Zu den gängigen Strukturen gehören:

Dreieckige Überlaufwehre

Rechteckige Überlaufwehre

Das System kann auch Gasabsauganlagen umfassen, um Folgendes zu entfernen:

Spurenbiogas

Flüchtige organische Verbindungen (VOCs)

Dies trägt dazu bei, stabile Druckbedingungen im Reaktor aufrechtzuerhalten.

Vorteile von Upflow-Hydrolyse-Säuerungstanks

Zu den Hauptvorteilen gehören:

1. Einfache Struktur

Der Reaktor hat einen relativ einfachen Aufbau ohne komplexe mechanische Ausrüstung.

2. Niedriger Energieverbrauch

Da das Mischen hauptsächlich durch hydraulische Strömung erfolgt, ist der Energieverbrauch äußerst gering.

3. Stabile mikrobielle Umgebung

Die Schwebeschlammdecke sorgt für:

Lange Schlammverweilzeit

Hohe mikrobielle Konzentration

Stabile biologische Aktivität

4. Niedrige Betriebskosten

Das Fehlen mechanischer Mischgeräte reduziert:

Energiekosten

Anforderungen an die Gerätewartung

Operative Komplexität

Einschränkungen von Upflow-Hydrolyse-Säuerungstanks

Trotz ihrer Vorteile stellen Upflow-Reaktoren verschiedene technische Anforderungen dar.

1. Strenge Anforderungen an die Verteilung von Zuflüssen

Eine ungleichmäßige Wasserverteilung kann Folgendes zur Folge haben:

Hydraulischer Kurzschluss-

Ungleichmäßige Schlammverteilung

Reduzierte Behandlungseffizienz

Daher muss das Einlassverteilungssystem sorgfältig entworfen werden.

2. Empfindlichkeit gegenüber hohem Sandgehalt

Abwasser, das übermäßig viel Sand oder Schwebstoffe enthält, kann Folgendes verursachen:

Rohrverstopfung

Düse verstopft

Schlammansammlung

Vorbehandlungsanlagen wie:

Bildschirme

Sandkammern

werden vor dem Reaktor empfohlen.

3. Risiken hydraulischer Stöße

Plötzliche Strömungsanstiege können die Schlammdecke stören und Folgendes verursachen:

Schlammflotation

Schlammauswaschung

Schlechte Abwasserqualität

Technische Überlegungen für Upflow-Hydrolyse-Säuerungstanks

Um einen stabilen Betrieb zu gewährleisten:

Vermeiden Sie eine einfache Wasserverteilung an einem-Punkt

Ein-{0}}Punkt- oder begrenzte-Punkt-Verteilungssysteme führen häufig zu ungleichmäßigen hydraulischen Bedingungen.

Ein Mehrpunkt-Verteilungssystem wird empfohlen.

Aufrechterhaltung des Niveaus der Überlaufwehre

Ein ungleichmäßiger Überlauf führt zu bevorzugten Fließwegen und beeinträchtigt die Schlammwasserabscheidung.

Entwerfen Sie geeignete Schlammentsorgungsanlagen

Regelmäßige Schlammableitung verhindert:

Übermäßige Schlammansammlung

Reduziertes effektives Volumen

Verschlechterung der Reaktorleistung