Seamus Crickley写道,主流厌氧消化是近年来废水发展的首要方向,值得在废水抛光中应用所需的明智的工艺设计。
加热器

联合国第1/EC.21号决定2016年11月在气候变化问题上创造了一个改变的重点废水处理(管)副产品(recycle-polish-reuse)。

多年来,人们越来越关注使用常规,尽管经过充分证明,有氧生物技术处理废水是容易的生产不能存活数量过剩的污泥(超过10倍的预期质量最佳可用技术),所有阶段的营养损失,增加碳足迹相关能源支出和过度依赖化学和生物学。188betsport

基本的研发和充分的应用厌氧消化(AD)从18世纪初开始就一直在增长,在应用这种广博的知识时需要解决的挑战领域是:

  • 减少化石燃料的同时最大化能量回收;;
  • 证明成套技术的正确选择;;
  • 正确的策略与饲养场混合物;;
  • 原料输入的适当调节和混合;;
  • 重用的产品广告所引起的——如果有必要经过进一步调节;;
  • 关于最适当使用沼气的决定;;
  • 消化腐殖质中营养(N)的回收利用最少的病原体携带。

广告技术已成为一个常态在欧洲和世界其他地区,正确但尚未开发的其他地区,尤其是爱尔兰,尽管一些出色的研究和相关设施进行了早在1980年代初,能量回收最大化。

放大的图1:AD共消化装置的一般过程

确定适当的原料(s)是至关重要的确认规定的规模和效率的主要设计参数反应器有机物负荷,拘留,保留,还原效率(COD v VS),和具体的沼气生产与沼气质量

广告设计标准一直在模仿国际水协会出版AWM一号门将,利用生命周期原理如图1所示。

可销售的产品是蒸汽,其他散热器,电力,土壤养分/调理剂,堆肥等。能源作物和液体(牛奶、等)可用于广告的动物饲料。在这种情况下,目标是尽可能多的沼气生产优质土壤养分和腐殖质护发素。

商业评估将定义这个概念在总体规划阶段的可行性。最有价值的应用程序的广告结合了副产品和废物管理使用,利用广告的过程,把废物(水)“责任”等一系列“资产”——沼气,营养,腐殖质堆肥,当管理得当,将展示这个新战略的商业利益。

厌氧过程的四个阶段


广告的过程可以进一步分为四个阶段:预处理,消化,用于消化液和侧流的再利用的气体升级和处理。

预处理的水平取决于原料的类型。例如,,液体废水,粪便是需要混合的污泥,而城市固体废物(MSW),草和植物废弃物被预先分类和粉碎。

消化阶段在AD反应器中进行。有许多不同温度的消化器,混合装置,等。根据固体含量,消化可以是干的或是湿的。因此,原料可以与水和其他适当的液体废物混合,例如污水污泥、液体有机废水或来自消化器废水的再循环液体。

“主流”消化可以执行理想作为废水预处理操作,消除多达90%的鳕鱼少于相当于剩余污泥产量的20%。

消化阶段产生的沼气需要除去硫化氢和水蒸气。这些可能损坏锅炉或发动机,应予以清除。如果气体用作天然气或车辆燃料,则需要去除二氧化碳。系统是基于项目的选择但能量转换效率不应该被忘记。蒸汽(95%),CHP(55%),发动机(40%),燃料电池(50%+)。扩口是一种安全措施,否则不提供重用。

AD过程是一个自然发生的分解和衰变的绝热生化过程,188betsport由此,任何生物可处理条件下的有机物在厌氧条件下分解为其最终产物。

厌氧微生物消化有机物质,在没有氧气的情况下,在理想条件下生产甲烷、二氧化碳等最终产品。AD装置产生的沼气通常含有硫化氢(H2S),氨(NH3)和二氧化碳(CO2),以及微量的其他气体。浓度随原料成分。

背后的科学广告可能很复杂,如果将此过程分成三个主要阶段:水解,产酸和产甲烷。广告文化的建立从微生物学研究多年来但持续不断的开发新的文化是必要的(见引用的引用)。

在水解,发酵菌转化不溶性复合有机物,如纤维素,成可溶性分子如脂肪酸、氨基酸和糖。

在第二阶段,乙酸细菌,也被称为酸成型机,第一阶段的产品转化为简单的有机酸,二氧化碳和氢。产生的主要酸是乙酸,丁酸,丙酸和乙醇。

最后,甲烷是在甲烷生成过程中由称为甲烷形成菌的细菌产生的。醋酸的反应是甲烷的主要生产商,因为可用的有限的氢。重要的是要注意一些有机材料,如木质素,保持有效未消化,当然做无机废物中的夹杂物。如果考虑到高生物能源生产性能,这可以偏向原料选择。

影响AD的条件和变量


条件和变量影响必须考虑广告为了获得一个合适的有机化合物的分解。为了优化微生物活性,提高AD效率,必须对消化池的运行参数进行控制。

下面将简要讨论其中的一些参数,其他参数将在主要出版物中进行说明。的变量有:

  • 总固体量:这三种不同的反应器固体的工作范围:
    • 低固体(LS)AD系统含有少于10%的总固体(TS);;
    • 介质固体(女士)系统从15 - 20%;;
    • 高固体分(HS)系统的范围在22-40%之间。
  • 当增加总固体含量时,消化池容积减小,混合强度增大,给在节能方面受益。
  • 混合:混合蒸煮器内提高了微生物和衬底之间的联系,提高了细菌人口获得营养物质的能力。混合还防止了浮渣的形成和消化器内温度梯度的发展。然而,过度搅拌会破坏微生物,因此缓慢混合优先。co-digestion,不同的原料应混合进入蒸煮器之前,确保足够的同质性。高速UASB/GSB设计使用颗粒固体细菌在气举辅助下上升速率来维持罐周转,以实现混合。
  • 流程设计反应器通常基于反应物质将COD或挥发性固体(VS)转化为反应生物质的生物能力,即kgCOD(或VS)每m3反应器作为标称单位负荷率。当与保留时间和基质(原料)的生物降解性结合使用时,可以预测性能效率和相关的沼气产量。典型的有机装载速率(OLR)/保留/效率是:
高效的 传统的
OLR 6.0 - -14.0公斤/ m3d的鳕鱼 3.0 -10公斤VS / m3d
液压拘留 0.3 - -0.5天 5.0 -40天
转换效率 80 - 90%的鳕鱼 50-65%

注意:上述高度依赖原料,鳕鱼/ VS比率和生物降解性

广告的选择


像任何设计结合治疗操作,必要的调节阶段得出的结论确定最终的成功发展为例,去除有毒或不可接受的限制因素,物理和/或化学调节,188betsport混合和生产可控提要政权以确保优化反应器的性能。

预设计特征决定了广告发展的经济性。这一领域的系统设计和规划是更重要的比基本的反应堆设计,已被许多专家多年来不断完善。

在预处理阶段要解决的典型问题是:

  • 动物性原料在欧盟法规(2014年畜产品)应用;;
  • 单人选择,或多级反应器类型——再一次,取决于原料可处理性,工作温度,混合的概念和工作过程的主要性能目标。能源生产、污泥与破坏,对回收产品和主流生物处理/生物能源生产的大肠菌群限制;;
  • 农业副产品原料和主流污水原料给生物能源复苏至少污泥生产;;
  • 消化垃圾有或没有结合生物有机生物发电工厂。

AD植物选择可分为三类:即:

  • 高效:这些类别包括UASB和EGSB。他们处理低固体液体,理想的是高碳和适当的预处理和利用气体辅助的包层混合的颗粒固体。否则,这个过程是相似但更容许原料方面的限制;;
  • 常规:这包括低固体或高固体反应器-单级或多级。应用程序扩展从低废水包含中期高TSS和脂肪到行尾多级固体消化器如。有机-固体和垃圾联合处理单元。混合可以通过气体或机械手段;;
  • 替代广告类别:这涵盖了大multi-reactor申请垃圾和最近的进展包括接触表面反应堆和水下媒体和MBR反应堆。

沼气发电,捕获,存储,净化和生物能源的转换是导致因变量eco-generation行业。从原料特性可以预测沼气的产量和质量。它捕获存储用于净化前进一步。

提纯常常过于简化,应该考虑生物过程——如果设想高质量CH4生产用于正常再利用,则可以采用第二阶段。二氧化碳去除是必需的,如果直接注入天然气干线是要考虑或者高压沼气是要考虑未来的加油站。

沼气的甲烷含量在55-80%之间。再次取决于原料。需要一些沼气增加反应堆的温度和质量和热平衡计算将规定。

沼气的使用应该在逻辑上以可持续性指数为基础,即进行比较。Capex/Net生成整个系统的Opex。

沼气工程与技术要求严格的应用程序ATEX规章而且,更具体地说,与国际规定与沼气处理。应用程序现在正在考虑对爱尔兰的高压沼气的储存和运输天然气质量水平。

营养(主要是N)和digestate分离,存储,调节和recycle-reuse传入地区发起的重要性与营养规划框架。许多尚未完成互利的农业,工业和市政部门。在爱尔兰的污泥同化能力挑选一些土地,我希望,提供足够的信息来制定可接受的国家可持续污泥战略。

结论


的结论,关于AD的现代应用,建议如下:

  • 铅市政和工业企业应该重新定义废水,污泥固体和”作为副产品与潜在的资产价值;;
  • 来自农业的液体和固体副产品,工业和市政部门只是对共同副产品负荷的分工贡献。正在进行内部研究(农业周期H2020)地址。该原则的现场应用应立即进行,以符合国家的可持续性。Earlier-proven研发已经成功地安装在爱尔兰国际工作,只需要激励后适当的原料描述;;
  • 主流的广告,在我看来,在过去的十年中,这是爱尔兰乃至整个欧洲废水开发的第一步。当这是应用与废水抛光重用(最终废水),可能需要明智的工艺设计,但这是证明;;
  • 替代方案的商业评价现在应该定义一个可持续性指数(Capex/Net减少的总工程Opex)来代替传统的投资回报率(ROI)原则。这允许系统评估基于成本审计的设施完全不同的广告单元操作;;
  • 根据原料固体和基于AD的处理设施,过剩固体生产的主要问题可从常规估计的100%减少到20-40%之间;;
  • 综合营养循环的原则,腐殖质重用与B类质量和当地区域供热形式的可持续性目标未来的一部分;;
  • 使用适当的原料选择和主流广告技术在工业应用中,典型有机工业的废水和固体生物能源生产可从工业基础能源需求的不到20%增加到超过70%。

读者注意:这是一个总结的主要论文,并附有相关参考文献。

作者:
谢默斯Crickley,欧元,蹭,FIEI,WEF,
主任,WEW工程有限公司咨询工程师
Crickley专门在最佳可用技术的水,废水和能源管理超过40年以来他在UCD的资格和研究生的研究。

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