Perbezaan Antara Proses IC Anaerobik Dan UASB

1.1 Reaktor UASB

1.1.1 Pengenalan kepada UASB

Reaktor selimut enapcemar anaerobik aliran atas (UASB) ialah kaedah biologi anaerobik untuk merawat air sisa, juga dikenali sebagai reaktor selimut enapcemar anaerobik aliran atas, yang dicipta oleh Profesor Lettinga dari Belanda pada tahun 1977.

Air sisa mengalir dari bawah ke atas melalui UASB. Di bahagian bawah reaktor terdapat-kepekatan tinggi, dasar enap cemar yang sangat aktif di mana kebanyakan bahan pencemar organik dalam air sisa mengalami penapaian anaerobik dan degradasi kepada metana dan karbon dioksida. Disebabkan oleh pengaliran air dan gelembung udara, lapisan ampaian enapcemar terbentuk di atas dasar enapcemar. Pemisah tiga fasa-dipasang di bahagian atas reaktor untuk mengasingkan gas pencerna, cecair pencerna dan zarah enap cemar. Gas pencerna dilepaskan dari bahagian atas reaktor; zarah enap cemar secara automatik menggelongsor ke bawah dan mendap ke dasar enap cemar di bahagian bawah reaktor; cecair penghadam dilepaskan dari zon penjelasan.

UASB mempunyai kapasiti pemuatan yang tinggi dan sesuai untuk merawat-air sisa organik berkepekatan tinggi. UASB-yang berfungsi dengan baik (Ultra-Anaerobic Sludge Bunker) mempamerkan kadar penyingkiran bahan pencemar organik yang tinggi, tidak memerlukan kacau dan boleh menyesuaikan diri dengan kejutan beban, suhu dan perubahan pH yang ketara.

1.1.2 Struktur UASB

UASB dicirikan oleh tindak balas biologi bersepadu dan sistem pemendapan, menjadikannya reaktor anaerobik padat. Reaktor terutamanya terdiri daripada sistem pengagihan influen, zon tindak balas, pemisah tiga-fasa, ruang gas dan sistem pelepasan air terawat.

1.1.3 Prinsip Kerja UASB

Proses tindak balas anaerobik dalam reaktor UASB adalah serupa dengan proses rawatan biologi anaerobik lain, termasuk hidrolisis, pengasidan, pengeluaran asid asetik, dan metanogenesis. Mikroorganisma yang berbeza mengambil bahagian dalam proses transformasi substrat, menukar substrat kepada produk akhir-biogas, air dan bahan bukan organik lain.

UASB terdiri daripada tiga bahagian: zon tindak balas enapcemar, gas-cecair-pepejal tiga-pemisah fasa (termasuk zon pemendapan) dan ruang gas. Sejumlah besar enap cemar anaerobik kekal di zon tindak balas bawah, dan enap cemar dengan sifat pemendapan dan pemberbukuan yang baik membentuk lapisan enap cemar di bahagian bawah. Air buangan yang akan dirawat mengalir ke bahagian bawah dasar enapcemar anaerobik dan bercampur dengan enapcemar dalam lapisan enapcemar. Mikroorganisma dalam enap cemar mengurai bahan organik dalam air sisa, menukarkannya kepada biogas. Biogas dilepaskan secara berterusan dalam bentuk buih-buih kecil. Apabila gelembung ini meningkat, ia bergabung, secara beransur-ansur membentuk gelembung yang lebih besar. Di bahagian atas dasar enap cemar, biogas mengacaukan enap cemar, menghasilkan enap cemar yang agak cair-campuran air yang naik bersama-sama dengan air ke dalam pemisah tiga-fasa. Apabila biogas bertemu dengan plat pemantul di bahagian bawah pemisah, ia terpesong di sekeliling plat dan kemudian melalui lapisan air ke dalam ruang gas, di mana ia tertumpu. Biogas kemudiannya dilepaskan melalui saluran. Campuran cecair-pejal, selepas pantulan, memasuki zon pemendapan bagi-tiga pemisah fasa. Enap cemar dalam air kumbahan berterkulat, zarah secara beransur-ansur meningkat dalam saiz, dan mendap di bawah graviti. Enap cemar yang mendap di dinding condong meluncur kembali ke dalam zon tindak balas anaerobik, menyebabkan pengumpulan besar enap cemar dalam zon tindak balas. Efluen yang dirawat, diasingkan daripada enap cemar, melimpah dari bahagian atas empangan limpahan zon pemendapan dan kemudian dibuang dari dasar enap cemar.

1.2 Reaktor IC

1.2.1 Pengenalan kepada IC

Dengan percanggahan yang semakin meningkat antara pembangunan pengeluaran dan faktor seperti modal, penggunaan tenaga dan penggunaan tanah, pekerja rawatan air mesti berusaha untuk mencari proses anaerobik yang dioptimumkan secara teknikal dan ekonomi, terutamanya dalam menangani air sisa organik-kepekatan tinggi baharu yang dijana oleh pembangunan pengeluaran. Reaktor anaerobik peredaran dalaman (IC) adalah jenis reaktor baru yang muncul di bawah latar belakang ini. Ia adalah produk gabungan teori rawatan air sisa anaerobik dan amalan kejuruteraan, mencerminkan keperluan pembangunan proses anaerobik itu sendiri. Pada tahun 1985, syarikat Belanda PAQUES telah menubuhkan reaktor skala perintis IC- pertama, dan pada tahun 1988, reaktor IC skala pengeluaran- pertama telah mula beroperasi. Pada masa ini, reaktor IC telah berjaya digunakan untuk rawatan air sisa industri dalam industri seperti pengeluaran bir dan pemprosesan makanan. Oleh kerana kapasiti rawatannya yang tinggi, pelaburan yang rendah, jejak kecil dan operasi yang stabil, ia telah menarik perhatian kakitangan rawatan air di seluruh dunia, dan ada yang menganggapnya sebagai salah satu teknologi perwakilan generasi ketiga reaktor biologi anaerobik. Penyelidikan dan pembangunan lanjut reaktor IC dan promosi penggunaannya telah menjadi salah satu topik hangat dalam rawatan air sisa anaerobik.

1.2.2 Struktur IC

Reaktor IC terdiri daripada dua reaktor UASB yang disusun secara menegak secara bersiri, mencapai ketinggian 16–25 m dengan ketinggian-ke-nisbah diameter lazimnya antara 4 dan 8. Ia terdiri daripada lima bahagian asas: zon pencampuran, enapcemar berbutir berbutir, zon sistem pengedaran, zon pengedaran dalaman. Sistem peredaran dalaman ialah struktur teras proses IC, yang terdiri daripada pemisah tiga-fasa utama, penaik biogas,-pemisah cecair gas dan penurun enapcemar.

1.2.3 Prinsip Kerja IC

Air sisa pengeluaran, selepas pelarasan pH dan suhu, mula-mula memasuki zon pencampuran di bahagian bawah reaktor. Di sana, ia dicampur dengan teliti dengan campuran air enap cemar yang diedarkan secara dalaman-daripada penurun sebelum memasuki dasar enapcemar berbutir untuk degradasi biokimia COD. Pemuatan isipadu COD adalah sangat tinggi di sini, dengan kebanyakan COD yang berpengaruh terdegradasi, menghasilkan sejumlah besar biogas. Biogas dikumpul oleh pemisah tiga-fasa utama. Kerja pengembangan yang dilakukan pada cecair semasa pembentukan gelembung biogas menghasilkan kesan angkat gas, menyebabkan campuran biogas, enap cemar dan air naik di sepanjang paip angkat biogas ke pemisah cecair-gas di bahagian atas reaktor. Di sini, biogas diasingkan daripada enap cemar dan air dan dilepaskan daripada sistem rawatan. Campuran air enapcemar-kemudian memasuki zon pencampuran di bahagian bawah reaktor di sepanjang enap cemar turun, di mana ia bercampur sebati dengan influen sebelum memasuki zon dasar enapcemar mengembang, membentuk apa yang-dipanggil peredaran dalaman. Bergantung kepada beban COD influen dan struktur reaktor, kadar aliran peredaran dalaman boleh mencapai 0.5 hingga 5 kali ganda kadar aliran influen. Selepas rawatan oleh katil yang diperluaskan, sebahagian daripada air sisa mengambil bahagian dalam peredaran dalaman; air sisa yang tinggal melalui pemisah tiga fasa-utama dan memasuki zon dasar enapcemar berbutir bagi kawasan rawatan halus untuk sisa degradasi COD dan pengeluaran biogas, menambah baik dan memastikan kualiti efluen. Kerana kebanyakan COD telah terdegradasi, beban COD di kawasan rawatan halus adalah rendah, dan pengeluaran biogas juga kecil. Biogas yang dihasilkan di sini dikumpul oleh pemisah tiga{18}}fasa sekunder, memasuki{19}}pemisah cecair gas melalui paip pengumpulan gas dan dilepaskan daripada sistem rawatan. Selepas rawatan di zon rawatan halus, air sisa melalui pemisah dua-tahap tiga-fasa. Supernatan dibuang melalui zon efluen, manakala enap cemar berbutir dikembalikan ke dasar enap cemar di zon rawatan halus.

Berbanding dengan reaktor anaerobik-generasi kedua seperti UASB, reaktor IC mempunyai kelebihan berikut:<1>Kadar pemuatan organik yang tinggi dan masa pengekalan hidraulik yang singkat;<2>Nisbah ketinggian besar-ke-diameter, jejak kecil dan pelaburan infrastruktur yang lebih rendah;<3>Efluen yang stabil dan rintangan kuat terhadap beban kejutan. Semakin banyak pengeluar di China kini menggunakan reaktor IC, dan nilai pemulihan dan penggunaan biogas mereka juga penting. Ciri terbesar reaktor IC ialah ia mempunyai dua ruang tindak balas anaerobik, membolehkan peredaran enapcemar-campuran air dalam reaktor. Ini menyelesaikan kesan negatif daripada sentuhan air enapcemar-yang tidak mencukupi dalam reaktor UASB, yang melemahkan kapasiti rawatan biokimia enap cemar berbutir.

Oleh itu, reaktor IC mewakili satu kejayaan dalam reaktor anaerobik moden dan mempunyai prospek pembangunan yang luas dalam rawatan air sisa industri bagi bahan pencemar organik. Mereka akan semakin menggantikan reaktor UASB dan layak untuk penyelidikan, pembangunan dan promosi lanjut.