Инструкции за определяне на национални технически изисквания към съоръженията за третиране на биоотпадъците

Изтегляне 0.62 Mb.

страница	4/9
Дата	16.10.2018
Размер	0.62 Mb.
	#90008

1 2 3 4 5 6 7 8 9

2.4Процес на ферментация

Тази глава представя кратко описание на основните етапи на процеса анаеробно разграждане, подчертаващи основните разлики в най-разпространените технологии и процеси.

2.4.1Зареждане на биореактора (ферментатора)

Предварително третираните биоотпадъци, се зареждат в биореактора (или в първичния биореактор, в случай на многоетапни технологии).

Обикновено се използват следните системи за зареждане на биоотпадъците:

система от тръбопроводи в комбинация с хидравлични помпи, прилагани при непрекъснати системи за анаеробно разграждане,
челен товарач, в случай на сухо анаеробно разграждане на партиди.

Първата система обикновено се счита за по-чиста (тъй като входящите материали се подават чрез тръбопровод), докато втората - се счита за по-ефикасна, тъй като е технологично по-малко сложна.

Фигура 9: Система за зареждане на входящите материали: чрез тръбопровод (източник: „Veltrass“) и чрез челен товарач

2.4.2Ферментатори (биореактори) и съпътстващо оборудване

В зависимост от технологията на ферментация, ферментатора може да бъде оборудван с:

оборудване за смесване на входящите материали (биоотпадъци);
оборудване за поддържане на целевата температура на процеса;
оборудване за събиране на тежки инертни материали в долната част на апарата (камъни, пясък);
оборудване за събиране на леки инертни материали от повърхността (например пластмаси);
оборудване за рециркулиране на органичната фракция.

Оборудване за смесване на материалите (биоотпадъците)

Оборудването за смесване на материалите (биоотпадъците) играе важна роля за увеличаване на скоростта на разграждане на ферментационните органични вещества, с преимуществено съкращаване на срока на процеса и/или увеличаване на специфичното производство на биогаз.

Общите видове смесителни устройства са обобщени в Таблица 3.

Таблица 3: Предимства и недостатъци на различните видове смесителни устройства, (източник: „CITEC“, 2004 г.)

Вид на оборудването за смесване на материалите	Предимства	Недостатъци
Монтирани дюзи с газово инжектиране.	По малка поддръжка и по-малко пречки за почистване на дифузорите, монтирани на дъното. Ефективност срещу натрупване на отлагания.	Корозия на газовите тръбопроводи и оборудването. Високи разходи за поддръжка на компресора. Потенциален проблем с уплътнението на газовете. Проблеми с компресора, ако попадне пяна. Отлагане на твърди частици. Пропускане на газовите дюзи.
Монтирани дънни дифузори с газово инжектиране.	По-лесно премахване на дънните отлагания от монтираните дюзи	Корозия на газовите тръбопроводи и оборудването. Поддръжка на компресора. Потенциален проблем с уплътнението на газовете. Проблеми с пяната. Не напълно смесване на материалите в ферментатора. Образуване на отлагания на твърди частици. Пропускане на дифузорите. Дънните отлагания могат да променят модела на смесване. Повреждане на монтираните на дъното газови тръби. Изисква изпразване на ферментатора при поддръжка.
Оборудване за издигане/отвеждане на газовете.	По-добро смесване и производство на биогаз и по-добро премахване на дънните отлагания. Минимални изисквания за мощност.	Корозия на газовите тръбопроводи и оборудването. Поддръжка на компресора. Потенциален проблем с уплътнение на газовете. Корозия на оборудването за издигане/отвеждане на газовете. Натрупване на отлагания. Не се осигурява добро смесване на повърхността. Променливи нива на изпомпване. Изисква изпразване на ферментатора при поддръжка. Изпускане на дюзите.
Ниско скоростни турбини за механично разбъркване.	Добра ефективност на смесване.	Износването на работните колела и валовете. Повреди в лагерите. Дълги напречни сили. Изисква големи скоростни кутии.
Механични смесители за разбъркване при ниски скорости.	Изчиства слоевете с отлаганията.	Не са предназначени да се смесва цялото съдържание в реактора. Проблеми с лагерите и скоростната кутия. Износване на работните колела.
Механично изпомпване чрез вътрешни или външни тръби.	Добро смесване на материалите отгоре надолу. Минимално натрупване на отлагания.	Чувствителен към нивото на запълване. Корозия и износване на работните колела. Проблеми с лагерите и скоростната кутия. Изисква извънгабаритна скоростна кутия. Запушване на тръбите с парцали.
Биогаз, който се разпенва на дъното	Добър дори при системи с високо съдържание на твърди частици.	Високи разходи за енергия, заради компресия/компресиране на газовете.

Фигура 10: Пример за биогаз, образуван на дъното на ферментатора (източник „Valorga“) и механичен смесител

Термична подготовка на входящите материали (биоотпадъци)

Входящите материали (биоотпадъци) трябва да се съхраняват при определена температура, в зависимост от конкретната избрана технология. В тази връзка, трябва да бъде извършена термична подготовка на материалите, вътре или извън реактора.

В първия случай, входящите материали предварително се загряват, преди да бъдат подадени към реактора, с помощта на топлообменници.

Във втория случай, освен топлообменници е възможно да се използва инжектиране на пара вътре в реактора. В този случай, трябва да бъде осигурено ефективно оборудване за смесване на материалите (биоотпадъците), за да се предотврати възможно прегряване на материала и топлинно въздействие върху микрофлората.

Фигура 11: Пример за топлообменник, за предварително нагряване на входящите материали (биоотпадъци)

Отстраняване на тежките инертни материали (пясък и камъни)

Утаяването на инертни материали в реактора се предотвратява чрез:

1. отстраняване на инертните материали, чрез механично сепариране, по време на процеса на предварителното третиране (доказано е, че системите с предвидени решетки за отстраняване на песъчинките са достатъчно ефективни);

2. непрекъснато разбъркване на материала в реактора, задържане на инертните частици в основата на реактора и отстраняването им заедно с остатъчната органична фракция;

3. проектиране на правилен наклон на ферментатора, улесняващ разпределението на тежките инертни материали за по лесното им отстраняване.
Премахване на леки материали, които не са биоразградими (преди всичко пластмаси)

Това може да бъде постигнато най-добре, посредством периодично отстраняване чрез повърхностни точки за проверка/отстраняване.

Рециркулиране на остатъчната органична фракция

Остатъчната органична фракция частично рециркулира с цел:

разреждане на сместа, като по този начин се намалява нуждата от използването на свежа вода;
въвеждане в системата на чист субстрат с анаеробна микрофлора, за да се ускори ферментацията и
предварително загряване на входящите материали (виж по-горе).

Рециркулацията на остатъчната органична фракция се извършва:

чрез тръбопроводи при непрекъснатите технологии на мокра и суха ферментация;
челен товарач при системите за суха ферментация на партиди, смесвайки свежи входящи материали с остатъчна органична фракция, извлечена от ферментационния реактор.

2.4.3Управление и контрол на процеса

Входящите материали (биоотпадъци) се подават във ферментатора в количества, изчислени съобразно специфичното технологично ниво на зареждане на органични вещества, (вж. Таблица 4).

Тъй като някои органични материали са трудно достъпни за анаеробно разграждане, пълната трансформация на цялата органична материя изисква дълго време на задържане на материалите във ферментатора. Вследствие на това и като се има предвид приемливата цена, предизвикателство е да се постигне оптимизирано ниво на разграждане.

Следователно, нивото на зареждане на органичните материали е важен експлоатационен параметър, посочващ количеството на летливи вещества (в кг сухо вещество), които могат да бъдат във ферментатора ( m³) обем и за единица време (обикновено на ден).

B_R = (Q*TS*VS)/(VR) [kgVS*m^-3*d^-1]

Където:

Q: ежедневно натоварване [т 3*ден1] –

TS: общо количество твърди вещества [% от свежо тегло]

VS: летливи твърди вещества [% TS]

VR: Обем на реактора [m³]

Нивото на зареждане на органични материали (биоотпадъци), в зависимост от системата за ферментация е посочено в Таблица 4.

Таблица 4: Степен на зареждане с органични вещества, в зависимост от технологията на ферментиране

Технология	Степен на зареждане на реактора с органични вещества *(kg летливи твърди частици m^-3_{реактор}d^-1)*
мокра ферментация	2-4
суха ферментация	3-8

Няколко параметри трябва да бъдат наблюдавани по време на процеса, за да се осигури оптимална работа. Следващата таблица обобщава основните от тях. Важно е да се подчертае, че ако някои от параметрите са приемливи и позволяват процесът да се проведе при оптимални условия, то останалите са строго зависими от избраната технология, вида на третираните биоотпадъци и други условия. Поради тази причина е важно за всяко съоръжение да се определи база данни за събиране на история и развитие на всеки един параметър, мониторинг по-специално на тяхното постоянство във времето, а не техните абсолютни стойности.

Таблица 5: Основни параметри, които се наблюдават по отношение на входящите материали и органичната фракция по време на процеса

	Параметри	Оптимален обхват	Приблизителна честота на контрол
Ферментиране на материалите	Състав на биогаза	например 55-65%	дневно
	pH	7-8	дневно
	Летливи мастни киселини	500-3.000 mg еквивалент на оцетна киселина	седмично
	Алкалност	3.000-5.000 mgCaCO3 /l
	VOA/алкалност	0.3-0.5
	Редокси потенциал	<-400 mV
	Общо твърди вещества	<12% за течно разграждане
	Летливи твърди вещества	10-20% за полусухо разграждане	месечно
	Азот	> 20% за химическо разграждане
	Амоний	> 75% сухо вещество
	Съотношение въглерод/азот (C:N)	В зависимост от вида на матрицата
	COD (ХПК)	Винаги <3,000 mg/l (оптимално 200-1.500 mg/l)
	BOD₅(БПК₅)	<30
	Органичен въглерод	100.000-140.000 mg O₂/l
	Микроелементи	50.000-90.000 mg O₂/l	годишно
Остатъчна органична фракция	pH	В зависимост от вида на хранителните матрици	седмично
	Електропроводимост	Co <1-5 ppm, Ni 5-20 ppm, Se <0,05 ppm, W <1 ppm, Fe 10-5000 ppm	седмично
	Общо твърди вещества	7,5-8,5	месечно
	Летливи твърди вещества
	ХПК (COD)	В зависимост от вида на хранителните матрици
	БПК₅ (BOD₅)	Намаляване на около 60-70% от входящите материали
	Общ азот	25.000-45.000 mgO2/l.
	Амониев йон (NH₄)	15.000-30.000 mgO2/l.

Друг важен параметър за оразмеряване на реактора е хидравличното време на престой на материала, (изчисленото средно време на задържане на материалите в реактора), при непрекъсната система. Тук обемът на реактора зависи от дневното количество на входящите материали.

HRT = V_R/V [d]

Където:

V_R: Обем на реактора [m³]

V: ежедневен обем на входящите материали [m³*d^-1]
В зависимост от технологията на процеса може да има различни срокове или хидравлично време на задържане на материала в реактора, обикновено между 15 и 30 дни. Възможните варианти зависят от температурния профил и броя на етапите на процеса.

Таблица 6: Време на хидравлично задържане на материала в реактора, в зависимост от вида на реактора

Вид на реактора	Време на задържане (дни)	Температурен профил
Единичен реактор	20-28	мезофилен
Единичен реактор	18-25	термофилен
Серия от реактори	18-23	мезофилен
Серия от реактори	15-20	термофилен

Каталог: static -> media -> ups -> tiny -> file -> Press -> Konsultacii -> 2013 -> december
file -> Екология и околна среда
file -> Проект план за действие за опазването на червеногушата гъска (branta ruficollis) в българия за периода 2017 – 2026
file -> Проект план за действие за опазване на белоглавия лешояд (gyps fulvus)
file -> Екология и околна среда
Konsultacii -> Проект! Техническо ръководство за третиране на утайките от градските пречиствателни станции за отпадъчни води
december -> За определяне на национални технически изисквания към съоръженията за

Изтегляне 0.62 Mb.

Сподели с приятели:

1 2 3 4 5 6 7 8 9