3.7. Другие факторы

Обязательным условием интенсивного протекания процесса анаэробной очистки сточных вод является адекватный массообмен внутри реактора, который необходим дл доступности субстратов к микроорганизмам, ликвидации локальных накоплений интермедиатов, быстрого распределения свежего инфлюэнта внутри реактора, предотвращения перегрева зон, расположенных вблизи нагревательные элементов. В современных конструкциях такой массообмен достигается без использования мешалок путем специальных конструкторских и технологических решений, о которых будет сказано в последующих разделах.

Пожалуй, важнейшим фактором, оказывающим влияние на производительность работы анаэробных реакторов, является концентрация микроорганизмов. Естественно, чем она выше, тем выше производительность реактора. Решению этой проблемы способствует то обстоятельство, что в среде биореактора метаногены могут образовывать друг с другом и с другими микроорганизмами сложные пространственные структуры: флокулы, гранулы или биопленки на поверхности твердых материалов. Размеры (диаметр или толщина) этих образований составляют, как правило, несколько миллиметров. При этом, несмотря на значительную потерю мобильности, ферментативная активность бактерий практически полностью сохраняется. Это свойство бактерий метанового биоценоза положено в основу работы анаэобных реакторов второго поколения. В таких реакторах поддерживается очень высокая концентрация биомассы (5—40 г/л), что позволяет резко снизить объемы реакторов время пребывания сбраживаемых стоков.

4. Классификация и принцип действия анаэробных реакторов. Реакторы со взвешенно-седиментирующей и прикрепленной биомассой.

4.1.Реакторы со взвешенно-сендиментирующей биомассой (илом):

а) реакторы со взвешенно-сендиментирующей биомассой (илом), контактный биореактор.

б) реактор с восходящем потоком с.в. через слой анаэробного ила.

Перегородочные реакторы.

4.2. реакторы с прикрепленной биомассой

а) реакторы с восходящем потоком.

б) реакторы с нисходящем потоком.

в) реакторы с псевдоожиженным /расширенным/ слоем носителя.

4.1.Реакторы со взвешенно-сендиментирующей биомассой (илом)

По классификации, основанной на форме макроструктур метаногенной биомассы в реакторах все конструкции анаэробных реакторов можно разделить на реакторы со взвешенно-сендиментирующей биомассой (илом) и прикрепленной биомассой (биопленкой).

К первой группе реакторов относятся:

1. Анаэробные лагуны,

2. Контактный реактор,

3. Реактор с восходящим потоком сточных вод через слой анаэробного ила (UASB-реактор),

4. Перегородочный реактор,

Ко второй группе относятся:

1. Биофильтр с нисходящим потоком сточных вод и неподвижно закрепленной биопленкой (DSFF-реактор),

2. Реакторы с расширенным и взвешенным слоем частиц носителя, традиционно ко второй группе относятся также биофильтры с восходящим потоком. Еще ближе к реакторам со взвешенно –седиментирующей биомассой находится гибридный реактор, представляющий собой анэбиофильтр с восходящим потоком, в котором загрузочный материал расположен в верхней части.

Однако разработки последних лет указывают на отсутствие четких границ между различными конструкциями реакторов.

Использование принципа удержания биомассы является основным классификационным признаком, отличающим анаэробные реакторы второго поколения от реакторов первого поколения.

Остановимся кратко на реакторах первого поколения. Большинство их устроены просто и представляют собой герметичную емкость, в которою непрерывно или периодически загружается сбраживаемая масса.

Н

Б

аиболее известная конструкция реактора такого типа – традиционный метантенк приминяюшийся для сбраживания навоза. Эти реакторы иногда имеют 2 и более секции, отличаются друг от друга гидравлическим режимом, способами перемешивания.

А

В

Метантенк

А – исходная сточная вода (inflicut), Б – биогаз, В – очищенная сточная вода (eflucut).

Эти реакторы весьма специфичны и практически не применяются для анаэробной очистки сточных вод.

Термин реакторы первого поколения /РПП/ не является синонимом технической отсталости. Они и сегодня являются оптимальными для стабилизации полужидких отходов. Наличие осадка в с/в и навозе большого кол-ва грубодисперсных примесей не позволяет эффективно использовать для их обработки реакторы второго поколения /РВП/ из-за вытеснения примесями флоккул и гранул анаэробного ила и т. д.

К РПП можно отнести анаэробные лагуны:

Б

2

А

В

1

Г

3

1. покрытие, 2. мешалка, 3 насос. А - исходная СВ, Б - биогаз, В – очищенная СВ, Г – рециркуляционный поток.

Первоначально они представляли собой открытые земляные емкости – накопители, рассчитанные на очень длительное пребывание сточных вод (5 – 300 суток) в зависимости от климатических условий. Более совершенные конструкции анаэробных лагун предусматривают применение синтетических покрытий для сбора биогаза, поддержания Т, рН, осторожное перемешивание, рециркуляцию активного ила. Для удержания биомассы внутри лагуны и лучшего ее контакта с очищаемым стоком часто устанавливаются направляющие пересадки. В таких лагунах может быть достигнута производительность до 1-2 кг ХПК/м³ сут. При времени пребывания 6-20 суток. Преимущества лагун – простота, доступность, низкая чувствительность к высокому содержанию взвешенных веществ в сточной воде. Недостатки – потребность в больших площадях, большие потери тепла в зимнее время.

а) анаэробный контактный реактор:

Существует много модификаций анаэробных контактных реакторов. В общем случае анаэробный контактный реактор состоит из непрерывно загружаемого перемешиваемого резервуара и наружного устройства (отстойника) для отделения биомассы.