UASB anaerobinio granuliuoto dumblo auginimo praktinis vadovas

Granuliuotas dumblas yra efektyvaus UASB reaktoriaus veikimo pagrindas. Auginimas vadovaujasi aukštos-kokybės inokuliacijos, kontroliuojamos temperatūros ir stabilaus pH, žemo F/M paleidimo-, laipsniško apkrovos didinimo ir hidraulinio tikrinimo principais. Esant mezofilinėms sąlygoms, lengvai skaidomos nuotekos (maisto ir alaus perdirbimo) gali suformuoti brandų granuliuotą dumblą per 1–2 mėnesius, o įprastoms pramoninėms nuotekoms kultivuoti reikia 2–4 ​​mėnesių.

1. Pirminis apdorojimas reaktoriuje

UASB vandens paskirstymo sistema turi būti nuodugniai patikrinta, kad būtų užtikrintas tolygus vandens paskirstymas be negyvų zonų ar užsikimšimų; trijų{0}}fazių separatorius turi būti sureguliuotas taip, kad būtų užtikrintas tinkamas dujų-skysčių-atskyrimas; reaktoriaus vidus turi būti išvalytas nuo šiukšlių, rūdžių ir likusių teršalų, kad būtų užtikrintas reaktoriaus sandarumas ir išvengta deguonies patekimo.

2. Inokuliuoto dumblo parinkimas ir papildymas

Pirmenybė teikiama subrendusiam UASB granuliuotam dumblui iš panašių nuotekų tipų, nes jis užtikrina didžiausią paleidimo{0}}greitį ir yra optimalus inokuliacijos šaltinis. Antra, rekomenduojamas komunalinių nuotekų valymo įrenginių anaerobinių pūdytuvų dumblas, nes jame gausu metanogenų ir jis lengvai prieinamas. Upių purvas, kanalizacijos dumblas ir nesuvirškintas gyvulių mėšlas yra griežtai draudžiami, nes tokio tipo dumblas turi daug smėlio, turi daug toksinių ir kenksmingų medžiagų, turi didelį ištirpusio deguonies kiekį, kuris tiesiogiai sutrikdys anaerobinių bakterijų bendruomenę. Inokuliacijos kiekis turi būti kontroliuojamas 30–50 % reaktoriaus efektyvaus tūrio. Inokuliuojamo dumblo VSS koncentracija turi siekti 2-4 kg/m³, o VSS/TSS santykis turi būti didesnis nei 0,7, kad būtų užtikrintas dumblo aktyvumas.

3. Mitybos ir aplinkos kontrolė

Anaerobinių mikrobų maistinių medžiagų santykis yra griežtai kontroliuojamas C:N:P=200-300:5:1. Azoto, fosforo ir pagrindinių mikroelementų, tokių kaip Fe, Co ir Ni, papildymas priklauso nuo nuotekų kokybės. Siekiant užtikrinti buferinį pajėgumą, mišraus skysčio šarmingumas reaktoriuje turi būti palaikomas virš 1000 mg/L (skaičiuojant CaCO₃). Temperatūra stabiliai kontroliuojama esant 35±2 laipsnių mezofiliniam lygiui, o dienos svyravimai neviršija ±0,5 laipsnio. Auginimas aukštoje{10}}temperatūroje turi būti kontroliuojamas 55±2 laipsniais, o staigūs temperatūros pokyčiai draudžiami.

1 etapas: mikrobų prisitaikymo laikotarpis (10-20 dienų)

Pagrindinis tikslas – leisti inokuliuotame dumble esantiems anaerobiniams mikroorganizmams prisitaikyti prie nuotekų kokybės, atkurti jų aktyvumą ir išvengti pradinio rūgštėjimo. Pagrindinis paleidimo kontrolinis indikatorius yra dumblo apkrova F/M=0.05-0.1 kgCOD/kgVSS·d, vengiant aklai naudoti tūrinės apkrovos valdymą. Įtekančio COD koncentracija turi būti kontroliuojama žemiau 1000 mg/l. Pradinės nuotekos turi būti skiedžiamos švariu vandeniu, kurio hidraulinio sulaikymo laikas yra ne trumpesnis nei 24 valandos, naudojant nuolatinį mažo srauto įtekėjimo metodą. Kasdien stebėkite pH, lakiųjų riebalų rūgščių (VFA) ir COD pašalinimo greitį reaktoriuje, kontroliuodami pH nuo 7,0 iki 7,5. VFA lygis mažesnis nei 100 mg/l ir 40% ar didesnis COD pašalinimo greitis laikomas normaliu. Jei VFA viršija 200 mg/l arba pH nukrenta žemiau 6,8, nedelsdami nutraukite įtekamąjį srautą ir paleiskite iš naujo tik indikatoriams atsistačius.

2 etapas: granulių susidarymo etapas (20–40 dienų)

Šio etapo metu susidarys mažytės 0,2–0,5 mm dumblo dalelės, o dumblo nusėdimo savybės palaipsniui gerės. Vandens kokybės rodikliams nusistovėjus 3-5 dienoms, lėtai didinti apkrovą, vieną kartą neviršijant 10%-15%, palaipsniui didinant dumblo apkrovą iki 0,1-0,2 kgCOD/kgVSS·d. Reaktoriaus srauto greitis reguliuojamas 1,0-1,5 m/val. Lengvas flokuliuojantis dumblas pašalinamas hidrauliniu būdu; nedidelis dumblo nuostolis yra normalus. Šio etapo metu turėtų būti užtikrintas pradinis granuliuoto dumblo agregavimas, o reaktoriaus apačioje pastebimos mažos tankios dumblo dalelės.

3 etapas: greitas granuliuoto dumblo augimo laikotarpis (40–90 dienų)

Granuliuoto dumblo dalelių dydis padidėja iki 0,5{2}}2 mm, todėl susidaro stabili sluoksniuota struktūra. Vidinį sluoksnį sudaro metanogeninės bakterijos, tokios kaip metanogeninės gijos, o išorinį sluoksnį sudaro hidrolitinę rūgštį gaminančios bakterijos. Substratas suyra iš išorės, o bakterijų bendruomenė veikia sinergiškai ir stabiliai. Apkrova nuolat didinama, palaipsniui pasiekiant tūrinę apkrovą 3,0-5,0 kg ChDS/m³·d, išlaikant 1,5-2,0 m/h srauto greitį. VFA reaktoriuje turi būti griežtai kontroliuojamas žemiau 50 mg/L, o metano kiekis biodujose turi būti didesnis nei 55%. Draudžiama staigiai padidinti apkrovą arba hidraulinius pokyčius, dėl kurių gali lūžti dalelės. Šio etapo metu granuliuotas dumblas greitai daugės ir sutankins, o tai žymiai pagerins nusodinimo efektyvumą.

4 etapas: granulių brandinimo laikotarpis (90–120 dienų)

Subrendęs granuliuotas dumblas turi daugiau nei 80 % dalelių, kurių skersmuo 0,5{3}}3 mm. Jis yra rusvai raudonas, apvalus, tvirtas liesti, nelipnus, nusėdimo greitis 10-20 m/h. Reaktorius pasiekia numatytą tūrinę apkrovą, lengvai biologiškai skaidomoms nuotekoms pasiekdamas daugiau kaip 90 % ChDS šalinimo greitį, įprastų nuotekų – daugiau kaip 85 %, stabilią VFA koncentraciją nuotekose, mažesnę nei 50 mg/l, o metano kiekį biodujose – daugiau kaip 60 %. Po nepertraukiamo ir stabilaus veikimo daugiau nei 15 dienų, granuliuoto dumblo kultivavimas baigtas.

Temperatūra turi būti pastovi 35±2 laipsnių mezofiliniame diapazone, o dienos svyravimai neviršija ±0,5 laipsnio. Per dideli temperatūros svyravimai tiesiogiai slopins metanogeninių bakterijų veiklą. pH vertė reaktoriuje turi būti stabili – 7,0-7,5, o įtekančio vandens pH turi būti šiek tiek mažesnis, atsižvelgiant į reaktoriuje esantį šarmingumo buferį. Draudžiamas pH lygis žemiau 6,8 arba didesnis nei 8,0. Lakiosios riebalų rūgštys (VFA) yra pagrindinis ankstyvojo įspėjimo rodiklis; normaliai veikiant, jie turi būti mažesni nei 50 mg/l. Jei jos viršija 100 mg/l, reikia nedelsiant įjungti pavojaus signalą, o apkrovą reikia sumažinti, jei viršija 200 mg/l. Srauto aukštyn greitis turėtų būti 1,0-1,5 m/h paleidimo fazėje ir 1,5-3,0 m/h brandos fazės metu. Mažesnis nei 1,0 m/h greitis sutankins dumblo dugną ir neleis granuliuoti. Didinant apkrovą turi būti laikomasi nedidelio, dažno didinimo principo, kiekvieną kartą didinant ne daugiau kaip 10%-15%. Kitas padidinimas turėtų būti atliekamas tik po to, kai rodikliai stabilizavosi 3-5 dienas. Pagrindinis dėmesys turėtų būti skiriamas mišraus skysčio šarmingumo kontrolei reaktoriuje, o ne įtekančio šarmingumo kontrolei, užtikrinant pakankamą šarmingumą. VFA ir šarmingumo santykis turi būti mažesnis nei 0,1.

Pirma, mikroorganizmai išskiria ekstraląstelinius polimerus, todėl ląstelės sukimba viena su kita ir suformuoja mažyčius flokulius. Tada, kai šerdis yra gijinės bakterijos, pvz., metanogeninės bakterijos, flokai palaipsniui kaupiasi, sudarydami granuliuotus prototipus. Atliekant hidraulinį sijavimą pašalinamas birus flokuliuojantis dumblas, išlaikomos tankios granulės. Galiausiai susidaro stabili stratifikuota struktūra su vidiniu metanogeninių bakterijų sluoksniu ir išoriniu rūgštį{3}} gaminančių bakterijų sluoksniu. Granulės nuolat tankėja ir auga, virsdamos brandžiu granuliuotu dumblu.

Parūgštėjimą ir pH žemesnį nei 6,5 reaktoriuje pirmiausia lemia per greitas apkrovos padidėjimas ir nepakankamas šarmingumas. Išeitis – nedelsiant sustabdyti įtekėjimą, vengti aklai įpilti didelio natrio bikarbonato kiekio ir tiksliai papildyti šarmą pagal šarmingumo trūkumą. Kai VFA nukrenta žemiau 50 mg/l ir pH atsistato, iš naujo paleiskite reaktorių mažesne apkrova. Granuliuoto dumblo susidarymo sunkumai dažnai kyla dėl nepakankamo srauto į viršų greičio ir per didelio SS įtekamajame sraute. Srauto aukštyn greitį reikia padidinti iki daugiau nei 1,0 m/h, o nuotekų išankstinis apdorojimas, siekiant pašalinti skendinčias kietąsias medžiagas, turėtų būti sustiprintas. Granulių lūžimą ir praradimą daugiausia sukelia toksinių medžiagų slopinimas, VFA kaupimasis ir pH svyravimai. Nuotekų toksiškumas turi būti ištirtas ir iš anksto apdorotas, o veikimo parametrai stabilizuoti, o ne tiesiog sumažinti hidraulinio srauto greitį. Lėtas paleidimas{10}}ir mažas ChDS pašalinimo greitis dažnai atsiranda dėl prasto inokuliato dumblo aktyvumo ir maistinių medžiagų disbalanso. Reikia pridėti aukštos-kokybės inokuliato dumblo, sureguliuoti C:N:P santykį ir pridėti mikroelementų.

1. Pagrindinis principas: kaip pagrindinį kontrolinį indikatorių visada naudokite dumblo apkrovą (F/M), o ne tiesiog tūrinę apkrovą; užtikrinti stabilią temperatūrą, pH ir šarmingumą viso proceso metu, išvengiant staigių parametrų pokyčių; teikti pirmenybę lėtam ir laipsniškam apkrovos didinimui ir nuolat atlikti hidraulinę patikrą; kantriai laukti natūralaus bakterijų sekimo, be priverstinio įsikišimo.

2. Brandaus priimtinumo kriterijai: granuliuoto dumblo procentas didesnis arba lygus 80%, dalelių dydis 0,5-3 mm, nusėdimo greitis 10-20 m/h; reaktorius pasiekia projektinę apkrovą, ChDS šalinimo greitis atitinka standartus, nuotekų VFA<50mg/L; biogas methane content stable >60%, be didelių dumblo nuostolių, nuolatinis stabilus veikimas ilgiau nei 15 dienų.