A מיכל החמצה הידרוליזההיא יחידת טיפול מקדים ביולוגי מתקדם בשימוש נרחב במערכות טיפול בשפכים עירוניות ותעשייתיות. זה משפר את הפירוק הביולוגי של שפכים על ידי המרת מזהמים אורגניים מורכבים לתרכובות מתכלות פשוטות יותר באמצעות תגובות הידרוליזה והחמצה.

בפרויקטים רבים של טיפול בשפכים תעשייתיים, חלק גדול מהמזהמים האורגניים קיים בצורה של תרכובות מקרומולקולריות מורכבות שקשה למערכות טיפול ביולוגי קונבנציונליות להתפרק ישירות. כור להחמצה הידרוליזה מפרק את החומרים המורכבים הללו למולקולות אורגניות קטנות יותר, ומשפר אתיחס BOD/CODויצירת תנאים נוחים יותר לתהליכי טיפול ביולוגיים הבאים.

בהשוואה לשיטות טיפול מסורתיות, טכנולוגיית החמצת הידרוליזה מספקת מספר יתרונות:

מפחית את מורכבות המזהמים האורגניים.

משפר את הפירוק הביולוגי של שפכים.

משפר את היעילות של טיפול ביולוגי במורד הזרם.

מספק יכולת חציצה נגד תנודות באיכות מי שפכים ובקצב זרימה.

מפחית את עומס הטיפול בתהליכים הבאים.

מסיבה זו, מיכלי החמצה הידרוליזה הפכו לטכנולוגיית טיפול מקדים חשובה במפעלי טיהור שפכים, במיוחד עבור שפכים תעשייתיים עם עומסים אורגניים גבוהים או מתכלות ביולוגית ירודה.

עם זאת, יישום מוצלח תלוי במידה רבה בבחירת סוג הכור הנכון ותכנון המערכת בהתאם למאפייני שפכים.

בעיות הנדסיות נפוצות כגון הצטברות בוצה, קצר- הידראולי, שטיפת בוצה ואיכות שפכים לא יציבה נגרמות לרוב מבחירה לא מתאימה של כור או תשומת לב לא מספקת לפרטים מבניים.

אחד משלושת הסוגים העיקריים של מיכלי החמצה הידרוליזה המשמשים ביישומים הנדסיים הוא:

מיכל חומצה הידרוליזה מעלה זרימה

לכל סוג כור יש מאפיינים מבניים, עקרונות פעולה, יתרונות ותרחישי יישום שונים.

תהליך החמצת ההידרוליזה מבוסס על פעילותם של מיקרואורגניזמים אנאירוביים ופקולטטיביים.

התהליך כולל בעיקר שני שלבים:

2.1 שלב הידרוליזה

במהלך הידרוליזה, מיקרואורגניזמים מפרישים אנזימים תאיים המפרקים מולקולות אורגניות גדולות, כולל:

חלבונים

פחמימות

ליפידים

פולימרים אורגניים מורכבים

חומרים מקרומולקולריים אלו מומרים לתרכובות מסיסות קטנות יותר כגון:

חומצות אמינו

סוכרים

חומצות שומן

טרנספורמציה זו משפרת את נגישות המזהמים עבור מיקרואורגניזמים.

2.2 שלב ההחמצה

במהלך החמצה, חיידקים המייצרים חומצה- הופכים את תוצרי ההידרוליזה ל:

חומצות שומן נדיפות (VFAs)

חומצות אורגניות

אלכוהול

מֵימָן

פחמן דו חמצני

מוצרים אלה קלים יותר לניצול של מיקרואורגניזמים טיפול ביולוגי במורד הזרם.

בניגוד למערכות עיכול אנאירוביות המתמקדות בייצור מתאן, מיכלי החמצה בהידרוליזה מכוונים בעיקר לשפר את הפירוק הביולוגי של שפכים ולשפר את יעילות הטיפול לאחר מכן.

3.1 שפר את הפירוק הביולוגי של שפכים

זרמי שפכים תעשייתיים רבים מכילים תרכובות אורגניות עקשן בעלות התכלות ביולוגית ירודה.

חומצת הידרוליזה הופכת חומרים אלה למולקולות מתכלות קטנות יותר, ומגבירה את היעילות של מערכות טיפול ביולוגיות.

יחס פירוק ביולוגי גבוה יותר מאפשר תהליכים במורד הזרם כגון:

מערכות בוצה פעילה

מערכות MBBR

מערכות SBR

כורי ביופילם

לפעול בצורה יעילה יותר.

3.2 הפחת עומס טיפולי COD

החמצת הידרוליזה עוזרת להפוך COD מורכב לצורות מתכלות יותר.

למרות שהכור אינו מתוכנן בעיקר להסרה מלאה של COD, הוא משפר את יעילות ההמרה של COD ומפחית את העומס האורגני הנכנס לשלבי הטיפול הבאים.

3.3 שפר את העמידות בפני טעינת הלם

שפכים תעשייתיים חווים לעתים קרובות תנודות ב:

ריכוז אורגני

קצב זרימה

מזהמים רעילים

מיכל החמצה הידרוליזה מתוכנן כהלכה מספק יכולת חציצה ומגן על תהליכים ביולוגיים במורד הזרם מפני שינויים פתאומיים.

3.4 צמצום ייצור בוצה

בהשוואה לתהליכי טיפול אירובי, החמצת הידרוליזה פועלת בתנאי חמצן נמוכים ובדרך כלל מייצרת פחות בוצה עודפת.

זה עוזר להפחית:

עלויות סילוק בוצה

דרישות טיפול בבוצה

הוצאות תפעול כוללות

ניתן לסווג כורי החמצה בהידרוליזה לפי התנאים ההידראוליים שלהם, שיטות הערבוב ואסטרטגיות שימור ביומסה.

שלושת העיצובים העיקריים נדונים להלן.

סקירה כללית

מיכל ההחמצה בהידרוליזה כלפי מעלה הוא כיום סוג הכור הנפוץ ביותר בשל המבנה הפשוט שלו, עלות התפעול הנמוכה והביצועים האמינים שלו.

הוא נמצא בשימוש נרחב ב:

טיפול בשפכים עירוניים

שפכים לעיבוד מזון

שפכי טקסטיל

שפכים לייצור נייר

טיפול כללי בשפכים תעשייתיים

עקרון עבודה

שפכים נכנסים לכור דרך מערכת הפצה תחתונה וזורמים כלפי מעלה דרך שמיכת בוצה תלויה.

במהלך זרימה כלפי מעלה:

שפכים יוצרים קשר עם בוצה פקולטטיבית-בריכוז גבוה.

מוצקים מרחפים נשמרים.

חיידקים הידרוליטים מפרקים תרכובות אורגניות מורכבות.

נוצרים חומרים מתכלים מסיסים.

הסופרנטנט המטופל נאסף מהחלק העליון ומשוחרר ליחידות הטיפול הבאות.

תכנון מבני של מיכל חומצה הידרוליזה כלפי מעלה

מיכל ההחמצה בהידרוליזה כלפי מעלה מאמץ בדרך כלל אמבנה כור שכבתי אנכי. מלמטה למעלה, ניתן לחלק את המיכל לארבעה אזורים פונקציונליים:

אזור חלוקת המים התחתון

אזור תגובה לבוצה

אזור הפרדת מים-בוצה

אזור איסוף שפכים

כל אזור מבצע פונקציה ספציפית כדי להבטיח פעילות יציבה של הכור.

1. אזור חלוקת מים תחתון

אזור החלוקה התחתון אחראי לפיזור שווה של מי שפכים זורמים לאורך כל חתך הכור-.

שיטות הפצה נפוצות כוללות:

מערכות צינורות מחוררות מסועפות

מערכות חלוקת מים דופק

צינורות החלוקה מסודרים בדרך כלל עם חרירים הפונות- כלפי מטה או בזווית כדי להשיג פיזור זרימה אחיד.

בדרך כלל יש לשלוט על מהירות הזרימה בפתחי הפצה בתוך:

1.8–2.5 m/s

למניעת חסימה תוך שמירה על הפצה הידראולית יעילה.

תחתית המיכל מעוצבת בדרך כלל עם שיפוע של:

0.5%–1%

ומצויד במתקני הזרמת בוצה למניעת אזורים מתים והצטברות בוצה.

אזור תגובת בוצה אמצעית

אזור תגובת הבוצה הוא אזור הטיפול הליבה של הכור.

פרמטרי עיצוב אופייניים כוללים:

עומק מים יעיל:4–6 m

זמן שמירה הידראולית (HRT):4-8 שעות

עובי שמיכת בוצה:2–3 m

ריכוז בוצה:8–12 g/L

באזור זה:

שפכים יוצרים קשר עם בוצה בריכוז גבוה-.

מיקרואורגניזמים הידרוליטיים מפרקים חומר אורגני מורכב.

מוצקים מרחפים נלכדים.

הפירוק הביולוגי משתפר.

שמירה על שמיכת בוצה יציבה היא קריטית להשגת ביצועי טיפול עקביים.

בוצה עליונה-אזור הפרדת מים

החלק העליון מתפקד כאזור{0}}הפרדת מים.

עומק מים טיפוסי:

1–1.5 m

ככל שמהירות הזרימה כלפי מעלה יורדת, חלקיקי בוצה מרחפים יכולים לשקוע בחזרה לאזור התגובה.

זה מפחית:

אובדן בוצה

שטיפת ביומסה

ריכוז מוצקים מרחפים בשפכים

אזור הפרדה שתוכנן כהלכה חיוני לשמירה על יציבות-לטווח ארוך של הכור.

אזור איסוף שפכים מוביל

אזור הקולחים העליון מיועד לאיסוף מים מטופלים אחיד.

מבנים נפוצים כוללים:

מדמי גדות משולשים

מדמי גדות מלבניים

המערכת עשויה לכלול גם מתקני פליטת גז להסרה:

מעקב אחר ביוגז

תרכובות אורגניות נדיפות (VOCs)

זה עוזר לשמור על תנאי לחץ יציבים בתוך הכור.

היתרונות של מיכלי חומצה הידרוליזה בעליית זרימה

היתרונות העיקריים כוללים:

1. מבנה פשוט

לכור יש תצורה פשוטה יחסית ללא ציוד מכני מורכב.

2. צריכת אנרגיה נמוכה

מכיוון שהערבוב מושג בעיקר באמצעות זרימה הידראולית, צריכת האנרגיה נמוכה ביותר.

3. סביבה מיקרוביאלית יציבה

שמיכת הבוצה התלויה מספקת:

זמן אחזקת בוצה ארוך

ריכוז חיידקים גבוה

פעילות ביולוגית יציבה

4. עלות תפעול נמוכה

היעדר ציוד ערבוב מכני מפחית:

עלויות אנרגיה

דרישות תחזוקה של ציוד

מורכבות תפעולית

מגבלות של מיכלי חומצה הידרוליזה בעליית זרימה

למרות היתרונות שלהם, לכורים בעלי זרימה מעלה יש מספר דרישות הנדסיות.

1. דרישות קפדניות להפצת השפעה

חלוקת מים לא אחידה עלולה לגרום ל:

קצר- הידראולי

פיזור בוצה לא אחיד

יעילות טיפול מופחתת

לכן, מערכת הפצת הכניסה חייבת להיות מתוכננת בקפידה.

2. רגישות לתכולת חול גבוהה

מי שפכים המכילים עודף חול או מוצקים מרחפים עלולים לגרום:

סתימת צנרת

סתימת זרבובית

הצטברות בוצה

מתקני טיפול מקדים כגון:

מסכים

תאי חצץ

מומלצים לפני הכור.

3. סיכוני זעזועים הידראוליים

עליות זרימה פתאומיות עלולות להפריע לשמיכת הבוצה ולגרום ל:

הצפת בוצה

שטיפת בוצה

איכות שפכים ירודה

שיקולים הנדסיים עבור מיכלי חומצה הידרוליזה בעליית זרימה

כדי להבטיח פעולה יציבה:

הימנע מחלוקת מים נקודתית-פשוטה

מערכות הפצה-נקודתית-יחידה או מוגבלות נקודתיות יוצרות לעתים קרובות תנאים הידראוליים לא אחידים.

מומלצת מערכת הפצה מרובת-נקודות.

שמור על דבלי הצפת מפלס

גלישה לא אחידה גורמת לנתיבי זרימה מועדפים ומשפיעה על הפרדת מים- של בוצה.

תכנון נכון של מתקני הזרמת בוצה

פריקת בוצה תקופתית מונעת:

הצטברות מוגזמת של בוצה

נפח אפקטיבי מופחת

הידרדרות בביצועי הכור