Penjelasan terperinci tentang proses tangki pengasaman hidrolisis

1. Latar belakang
Dengan mempercepat laju industrialisasi dan pertumbuhan populasi perkotaan yang cepat, permintaan masyarakat akan sumber daya air meningkat, dan pembuangan air limbah juga berada pada tren kenaikan yang berkelanjutan. Jika sejumlah besar air limbah yang mengandung polutan organik dibuang langsung ke badan air alami tanpa pengolahan, itu dapat menyebabkan polusi sungai, danau, dan air tanah yang serius, menyebabkan serangkaian masalah lingkungan seperti eutrofikasi dan kematian kehidupan akuatik. Metode pengolahan air limbah tradisional, seperti lumpur aktif dan oksidasi kontak, sebagian besar didasarkan pada perlakuan aerobik. Sementara proses -proses ini efektif untuk menghilangkan konsentrasi - yang rendah, air limbah yang dapat terurai secara hayati, mereka semakin rentan terhadap air limbah organik - {4} yang tinggi dan air limbah industri, dan air limbah yang buruk, dan limbah yang tidak dapat diikat.

Terhadap latar belakang ini, para peneliti telah mulai mencari lebih banyak biaya - proses pretreatment yang efektif dan efisien. Tangki pengasaman hidrolisis diusulkan untuk mengatasi kekurangan proses tradisional. Konsep dasarnya adalah untuk menggunakan fungsi metabolisme mikroorganisme anaerob dan bakteri hidrolitik dan asidogenik untuk secara bertahap menguraikan makromolekul bandel menjadi molekul kecil yang larut, yang kemudian diubah menjadi zat seperti asam lemak volatil yang mudah didegradasi oleh selanjutnya dengan biologi. Ini meningkatkan biodegradabilitas air limbah, secara signifikan mengurangi beban pada sistem aerobik atau anaerob berikutnya, dan membuat seluruh proses perawatan lebih stabil dan andal.

2. Peran dalam pengolahan air limbah
Dalam sistem pengolahan air limbah modern, hidrolisis dan tangki pengasaman sering berfungsi sebagai pra - atau langkah menengah. Sebagai contoh, dalam proses AB, tahap A terutama melakukan hidrolisis dan pengasaman, mengubah makromolekul menjadi molekul kecil. Memasang hidrolisis dan tangki pengasaman di hulu reaktor UASB dapat secara efektif meningkatkan sifat -sifat influen, secara signifikan meningkatkan efisiensi pencernaan anaerob berikutnya. Dalam pengolahan air limbah untuk industri seperti makanan, pembuatan kertas, dan obat -obatan, hidrolisis dan tangki pengasaman sering berfungsi sebagai unit penghubung, membuka jalan untuk perawatan lanjutan berikutnya. Dapat dikatakan bahwa tangki hidrolisis dan pengasaman tidak hanya "unit pretreatment" dalam pengolahan air limbah tetapi juga "inti buffering dan konversi" yang menentukan operasi yang stabil dan efisien dari seluruh sistem.

3. Status Penelitian dan Aplikasi
Teknologi hidrolisis dan pengasaman berkembang relatif lebih awal. Pada tahun 1970 -an, dengan adopsi luas proses pencernaan anaerob, para ilmuwan secara bertahap menyadari bahwa menambahkan tahap hidrolisis dan pengasaman sebelum pencernaan anaerob dapat secara efektif meningkatkan efisiensi sistem secara keseluruhan, yang mengarah ke aplikasi praktisnya. Negara -negara di Eropa dan Amerika Serikat telah banyak menggunakan proses hidrolisis dan pengasaman di pabrik pengolahan limbah kota dan beberapa proses pengolahan air limbah industri, mengumpulkan pengalaman operasional yang luas.

Sejak 1980 -an, teknologi hidrolisis dan pengasaman secara bertahap telah matang melalui kombinasi teknologi impor dan penelitian independen. Saat ini, ini banyak digunakan tidak hanya di pabrik pengolahan limbah kota {- besar tetapi juga dalam pengolahan air limbah di industri farmasi, pemrosesan makanan, pencetakan dan pewarnaan, kulit, dan industri akuakultur. Dalam beberapa tahun terakhir, dengan meningkatnya standar lingkungan dan meningkatnya tekanan energi, pengembangan teknologi hidrolisis dan pengasaman telah memberikan penekanan yang lebih besar pada optimasi tangki, optimasi komunitas mikroba, dan integrasi dengan proses baru lainnya, menunjukkan prospek aplikasi yang luas.

1. Proses hidrolisis
Hidrolisis adalah langkah pertama dalam pengoperasian tangki hidrolisis dan pengasaman. Air limbah sering mengandung sejumlah besar yang tidak larut atau tidak larut atau tidak larut - molekuler - bahan organik berat, seperti protein, lemak, pati, selulosa, dan lignin. Makromolekul ini secara tidak efisien digunakan secara langsung oleh mikroorganisme aerobik atau anaerob, atau bahkan sulit untuk terurai, menghasilkan pengobatan yang tidak efisien. Bakteri hidrolitik mengeluarkan enzim ekstraseluler untuk secara bertahap memecah makromolekul ini menjadi zat yang lebih kecil dan larut. Sebagai contoh, protease memecah protein menjadi peptida dan asam amino, lipase memecah trigliserida menjadi gliserol dan asam lemak, dan amilase memecah polisakarida menjadi glukosa dan maltosa. Molekul yang lebih kecil ini tidak hanya lebih larut tetapi juga lebih mudah tersedia untuk mikroorganisme lain, meletakkan dasar untuk tahap pengasaman berikutnya.

2. Proses pengasaman
Pengasaman adalah langkah kunci setelah hidrolisis. Selama tahap ini, asam - menghasilkan bakteri berkembang biak dan memanfaatkan molekul kecil yang terbentuk selama fase hidrolisis melalui jalur metabolisme kompleks untuk menghasilkan berbagai asam lemak volatil (VFA), seperti asam asetat, asam propionik, dan asam butirat. Mereka juga menghasilkan sedikit alkohol, hidrogen, dan karbon dioksida. Proses ini tidak hanya mengurangi proporsi zat refraktori di air limbah tetapi juga secara signifikan meningkatkan biodegradabilitasnya. Asam lemak yang mudah menguap adalah substrat yang sangat baik untuk banyak metanogen anaerob dan mikroorganisme aerobik dan dapat digunakan dengan cepat, sehingga memastikan operasi yang stabil dan efisien dari proses selanjutnya.

3. Komunitas mikroba
Proses pengasaman hidrolisis - melibatkan berbagai macam mikroorganisme, terutama bakteri hidrolitik, bakteri asidogenik, dan beberapa anaerob fakultatif. Bakteri hidrolitik memecah molekul besar, sementara bakteri asidogenik lebih lanjut memfermentasi mereka untuk menghasilkan molekul kecil. Keduanya saling melengkapi dan membentuk kekuatan pendorong inti dari proses pengasaman hidrolisis -. Penelitian telah menunjukkan bahwa komunitas mikroba dalam hidrolisis - tangki pengasaman sangat beragam. Keragaman ini memastikan tangki dapat secara bersamaan memproses berbagai jenis bahan organik, meningkatkan efisiensi keseluruhan.

4. Dampak pada pengobatan berikutnya
Asam lemak volatil dalam hidrolisis - Produk pengasaman sangat penting untuk perawatan selanjutnya. Pertama, VFA adalah substrat langsung untuk metanogen dan secara signifikan dapat meningkatkan efisiensi produksi gas dari pencernaan anaerob. Kedua, keberadaan VFA secara signifikan meningkatkan rasio air limbah BOD₅/CODCR, sehingga meningkatkan kinerja pengobatan proses anaerob, anoksik, dan aerobik. Oleh karena itu, hidrolisis dan pengasaman bukan hanya proses independen tetapi juga tautan penting yang menghubungkan perlakuan anaerob dan aerobik, mengoptimalkan seluruh rantai perawatan.

1. Karakteristik fungsional
Fungsi hidrolisis dan tangki pengasaman dapat diringkas sebagai "dekomposisi, transformasi, dan buffering." Pertama, dapat memecah makromolekul bandel menjadi molekul yang lebih kecil, sehingga merendahkan bahan organik. Kedua, ia mengubah bentuk zat melalui produksi asam, meningkatkan biodegradabilitas. Akhirnya, ia bertindak sebagai regulator dan buffer dalam seluruh sistem pengolahan air limbah, secara efektif mengurangi tekanan pada unit pengolahan berikutnya.

2. Karakteristik proses
Tangki hidrolisis dan pengasaman beroperasi dalam kondisi yang relatif fleksibel, tidak memerlukan energi - sistem aerasi intensif dan hanya membutuhkan lingkungan anaerob. Ini menghasilkan konsumsi energi yang secara signifikan lebih rendah daripada proses aerobik tradisional. Selain itu, persyaratan manajemen relatif sederhana; Operator hanya perlu mengontrol kualitas dan volume yang berpengaruh, dan mempertahankan suhu dan pH yang tepat. Karena komunitas mikroba yang kaya di dalam tangki, yang memiliki kemampuan beradaptasi dan toleransi yang kuat, hidrolisis dan tangki pengasaman sangat tahan terhadap fluktuasi kualitas air dan guncangan beban.

3. Keterbatasan
Sementara hidrolisis dan tangki pengasaman menawarkan banyak keuntungan, mereka juga memiliki beberapa keterbatasan. Pertama, menggunakan hidrolisis dan tangki pengasaman saja sulit untuk mencapai standar limbah dan biasanya membutuhkan integrasi dengan proses lain. Kedua, proses hidrolisis dan pengasaman adalah suhu - sensitif, terutama pada suhu rendah, di mana aktivitas mikroba berkurang secara signifikan, yang mengarah pada pengurangan efisiensi pengobatan. Selain itu, tangki hidrolisis dan pengasaman umumnya membutuhkan waktu retensi hidrolik panjang (HRT) dan menempati area yang relatif besar, yang dapat menjadi kendala di tanah -. Akhirnya, karena metabolisme anaerob dapat menghasilkan gas berbau, penyegelan dan langkah -langkah deodorisasi harus dipertimbangkan selama desain dan operasi.

1. Struktur
Bergantung pada sifat air limbah dan persyaratan pengolahan, hidrolisis dan tangki pengasaman memiliki berbagai jenis struktural:

Plug - Hidrolisis aliran dan tangki pengasaman: Air limbah masuk di satu ujung dan secara bertahap didorong melalui badan tangki. Ketika HRT meningkat, proses hidrolisis dan pengasaman secara bertahap selesai. Jenis tangki ini sederhana dalam struktur dan mudah dikelola, tetapi dapat menyajikan risiko sirkuit pendek -.

Reaktor aliran yang bingung (ABR): Beberapa kompartemen dirancang dalam tangki, memungkinkan air limbah mengalir di bagian, setiap bagian yang mampu menjalani reaksi hidrolisis dan pengasaman independen. Ini tidak hanya memperpanjang waktu kontak antara air limbah dan mikroorganisme tetapi juga meningkatkan efisiensi keseluruhan.

Reaktor biofilm yang diisi: Sejumlah besar pengisi ditempatkan di dalam tangki, memungkinkan mikroorganisme untuk menempel dan tumbuh. Pengisi meningkatkan luas permukaan spesifik, secara signifikan meningkatkan biomassa dan membuatnya cocok untuk mengobati media - dan tinggi - konsentrasi air limbah.

2. Poin Kunci Desain Tangki
Saat merancang hidrolisis dan tangki pengasaman, pertimbangan utama berikut harus dipertimbangkan:

Waktu retensi hidrolik (HRT): Biasanya 6-12 jam, meskipun waktu yang lebih lama mungkin diperlukan untuk air limbah konsentrasi - yang tinggi.

Beban Volumetrik: Secara umum dikendalikan dalam kisaran 1-3 kg codcr/(m³ · d) untuk memastikan stabilitas sistem.

Sistem Distribusi Air: Pastikan bahkan distribusi air yang masuk untuk menghindari bintik -bintik pendek -.

Agitasi dan pencampuran: Beberapa desain menggabungkan perangkat agitasi atau sistem resirkulasi untuk mencegah akumulasi sedimen dan meningkatkan efisiensi kontak antara mikroorganisme dan substrat.

3. Mikroorganisme dan pengisi
Mikroorganisme dalam hidrolisis dan tangki pengasaman cenderung tumbuh terutama dengan perlekatan, menjadikan pilihan pengisi penting. Pengisi umum termasuk tabung miring sarang lebah dan elastis tiga - pengisi dimensi. Pengisi ini memiliki luas permukaan yang besar, menyediakan lingkungan lampiran yang stabil untuk mikroorganisme, sehingga meningkatkan biomassa di dalam tangki. Mereka juga meningkatkan turbulensi air, mempromosikan transfer massa. Lumpur di dalam tangki umumnya terdiri dari lumpur flocculent atau granular, yang memfasilitasi sedimentasi dan pemisahan cairan padat -. Keragaman struktur komunitas mikroba memastikan sistem dapat secara bersamaan memperlakukan beberapa polutan, meningkatkan stabilitas keseluruhan.

1. Keuntungan
Peningkatan biodegradabilitas: Rasio BOD₅/CODCR secara signifikan ditingkatkan, menciptakan kondisi yang menguntungkan untuk proses selanjutnya.

Resistensi beban kejut: Secara efektif mengurangi fluktuasi yang signifikan dalam kualitas atau kuantitas air.

Produksi lumpur rendah: Dibandingkan dengan sistem aerobik, sistem anaerob menghasilkan lebih sedikit kelebihan lumpur, mengurangi tekanan pada perawatan lumpur.

2. Kerugian

Sulit untuk memenuhi standar limbah menggunakan metode ini saja: biasanya membutuhkan integrasi dengan proses lain.

Keterbatasan Suhu: Efektivitas pengobatan menurun di bawah suhu musim dingin yang rendah.

Jejak Large: Persyaratan Sumber Daya Tanah Tinggi.

Generasi bau: Tindakan ventilasi dan deodorisasi diperlukan untuk mengendalikannya.

1. Tinggi - konsentrasi air limbah organik
Air limbah dari industri seperti pengolahan makanan, pembantaian, akuakultur, obat -obatan, kulit, dan pembuatan kertas sering kali memiliki konsentrasi bahan organik yang tinggi. Langsung memasukkannya ke dalam tangki aerobik akan menghasilkan kelebihan beban yang parah dan meningkatkan konsumsi energi. Dalam kasus seperti itu, memasang hidrolisis dan tangki pengasaman untuk awalnya mengurangi konsentrasi CODCR dan meningkatkan biodegradabilitas dapat secara signifikan meningkatkan kinerja sistem secara keseluruhan.

2. Air limbah dengan biodegradabilitas yang buruk
Air limbah dari pencetakan dan pewarnaan, obat -obatan, dan industri kimia sering memiliki rasio CODCR/BOD₅ melebihi 2,5, menunjukkan biodegradabilitas yang buruk. Langsung memasukkannya ke dalam tangki aerobik akan menghasilkan penghapusan suboptimal dan konsumsi energi operasi yang tinggi. Perawatan hidrolisis dan pengasaman dapat secara signifikan meningkatkan biodegradabilitas, membuat unit aerobik lebih ekonomis dan efisien.

3. Situasi dengan fluktuasi besar kualitas dan kuantitas air
Beberapa perusahaan industri mengalami debit air limbah yang tidak rata, dan kualitas air sering berfluktuasi dengan perubahan dalam proses produksi. Tangki hidrolisis dan pengasaman dapat berfungsi sebagai buffer, menstabilkan kualitas dan kuantitas pengaruh, mencegah sistem selanjutnya mengalami guncangan yang dapat menyebabkan berkurangnya efisiensi atau bahkan runtuh.

4. Kopling dengan proses tertentu
Dalam proses AB, hidrolisis dan tangki pengasaman sangat penting. Memasang tangki hidrolisis dan pengasaman sebelum reaktor anaerob seperti UASB dan IC dapat secara signifikan meningkatkan efisiensi produksi gas dan stabilitas sistem anaerob. Menambahkan langkah hidrolisis dan pengasaman sebelum perlakuan aerobik atau oksidasi lanjut juga menciptakan kondisi yang lebih baik untuk reaksi berikutnya.

5. Kebutuhan untuk meningkatkan ketahanan guncangan secara keseluruhan
Sistem pengolahan terpusat di pabrik pengolahan air limbah kota dan taman industri sering mengalami polusi mendadak atau peningkatan volume air yang tiba -tiba. Untuk meningkatkan ketahanan guncangan secara keseluruhan, hidrolisis dan tangki pengasaman sering ditambahkan ke aliran proses untuk mencegah ketidakstabilan sistem.

1. Pabrik Pengolahan Air Limbah Kota
Pabrik pengolahan air limbah kota besar menggunakan proses AB, dengan bagian A menjadi hidrolisis dan tangki pengasaman. Hasil operasional menunjukkan bahwa Bagian A tidak hanya menghapus sekitar 30% dari COD₂CR dalam influen tetapi juga secara signifikan meningkatkan biodegradabilitas air limbah. Perawatan aerobik di bagian B memberikan stabilitas lebih lanjut, dengan efluen secara konsisten memenuhi standar, menunjukkan peran yang tak tergantikan dari hidrolisis dan tangki pengasaman dalam pengolahan air limbah kota.

2. Air limbah industri makanan
Di pabrik susu, air limbah memiliki konsentrasi cod₂cr setinggi 6000 mg/L dan mengandung jumlah protein dan lemak yang signifikan. Secara langsung memberi makan air limbah ke dalam sistem aerobik akan menghasilkan permintaan oksigen yang berlebihan dan konsumsi energi yang tinggi. Setelah pretreatment dalam tangki hidrolisis dan pengasaman, COD₂CR dikurangi menjadi 3000 mg/L, dan rasio BOD₅/COD₂CR meningkat dari 0,28 menjadi 0,5. Selanjutnya, limbah memasuki unit perawatan aerobik, secara konsisten memenuhi standar emisi nasional.

3. Air limbah farmasi
Air limbah farmasi memiliki komposisi yang kompleks, sering kali mengandung bahan organik bandel dan rasio BOD₅/COD₅ yang rendah. Setelah pengobatan dalam hidrolisis dan tangki pengasaman, laju penghilangan COD₅ mencapai 20-40%, secara signifikan meningkatkan biodegradabilitas. Perawatan selanjutnya menggunakan proses oksidasi kontak menstabilkan kadar cod ₅ dan amonia nitrogen dalam batas yang dapat diterima, menunjukkan peran penting dari hidrolisis dan tangki pengasaman dalam pengolahan air limbah farmasi.