Метантенки

Сбраживание - это процесс минерализации органического вещества - применяется для стабилизации осадков и получения биогаза. При сбраживании в анаэробных условиях органическое вещество распадается с образованием основных конечных продуктов - метана (СН₄) и двуокиси углерода (СО₂). Условно принято, что распад происходит в две фазы:

Гидролиз сложных органических веществ, при этом образуются жирные кислоты, спирты, альдегиды и др. - кислое брожение.

Метановое брожение - превращение промежуточных веществ в метан, углекислоту, карбонатные и бикарбонатные соли - щелочное брожение.

Процесс сбраживания зависит от: t⁰, дозы загрузки, влажности осадка.

Максимальные дозы загрузки приведены в СНиП т. 59.

При сбраживании осадков распад органического вещества составляет - 25...53%. Сухое вещество осадка уменьшается до 30%, влажность повышается на 1,4...1,6 %.

Анаэробные процессы нарушаются при: увеличении суточной дозы загрузки, изменении температурного режима, поступлении токсичных веществ /ионов тяжелых металлов, соединений мышьяка, меди, хрома, а также органических веществ трудно поддающихся разложению (например СМС)/. Выход газа колеблется от 5 до 20 м³ на 1 м³ смеси, в зависимости от химического состава сбраживаемой смеси.

Газ, в основном, образуется из жиров, белков и углеродов, которые составляют 80...85% общего количества органических веществ. Наибольшее количество газа образуется при распаде жиров.

Например при сбраживании активного ила выход газа ниже т.к. в нем меньше жиров и углеводов.

Процесс сбраживания характеризуется: составом и объёмом выделяющегося газа, щелочностью иловой воды и процентом распада органических веществ осадка.

Газ имеет следующий состав, в процентах:

метан - 60 - 70 %;

СО₂ - 16 - 34 %; N₂ - 0 - 3 %; Н₂ - 0 - 3 %;

кислород - 0,4%; СО - 2...4 %.

При нормальном процессе сбраживания иловая вода имеет следующие показатели: рН>7, щелочность 65...90 мг-экв /л, NH₄ - 400...820 мг/л, жирных кислот 4...10 мг-экв/л.

Существуют 2 режима сбраживания: мезофильный (33⁰) и термофильный (55⁰).

Термофильный режим имеет преимущества в санитарном отношении т.к. обеспечивает дегельминтизацию осадка, кроме того дозы загрузки при термофильном режиме в 2 раза выше, т.о. можно сократить объём метантенка, а значит, и капитальные затраты на их строительство. Однако, сбраживание в термофильных условиях требует большего расхода тепла, которое не покрывается выделяемым газом, кроме того осадки после термофильного сбраживания хуже отдают воду и требуют более глубокой подготовки к механическому обезвоживанию.

Преимуществом мезофильного сбраживания является возможность обеспечения процесса теплом при сжигании газов брожения.

Газ из метантенков выделяется неравномерно, поэтому, для его сбора, хранения и последующего использования применяются мокрые газгольдеры (теплотворная способность - 21 МДж/м³).

Подогрев осадка в метантенках может осуществляться:

горячей водой или острым паром циркулирующим в теплообменниках (применяются для метантенков небольших размеров);

острым паром, подаваемым во всасывающую трубу насоса при поступлении и перемешивании осадка;

непосредственно подачей острого пара в метантенки с помощью эжектирующих устройств: пар, смешиваясь с осадком конденсируется и подогревает его;

подача пара в дозирующий приемный колодец - при этом происходит дегельминтизация осадка (t в камерах 70...80 ⁰С).

Для обеспечения равномерного подогрева всего осадка и перемешивания вновь поступившей порции осадка со сброженным применяют искусственное перемешивание:

циркуляционными насосами;

насосами с гидроэлеватором;

пропеллерными мешалками;

газами брожения.

При мезофильном режиме удельный расход острого пара колеблется от 25 до 40 кг на м³ осадка; при термофильном 50...70 кг/м³.

При выходе газа < 10 м³/м³ при термофильном и < 5 м³/м³ при мезофильном режиме баланс тепла получается отрицательным < 5 м³/м³ - сбраживание прекращается. Мезофильное сбраживание экономически целесообразно применять до 100 тыс. м³/сутки (30...10 тыс.) на крупных (> 100 тыс.) станциях аэрации целесообразно термофильное сбраживание.

Для сокращения расхода тепла перед сбраживанием применяют сгущение осадков, подогрев осадков в теплообменниках осадком выпущенным из метантенков.

С целью интенсификации процесса сбраживания применяют (рециркуляцию газа под давлением), введение в метантенк биогенных добавок или двуокиси углерода, двухступенчатое сбраживание: 1 ступень - мезофильное сбраживание, 2 ступень - необогреваемая емкость или открытый резервуар, где происходит дображивание и уплотнение осадка. Для интенсификации процессов сбраживания, устранения торможения процессов сбраживания за счет поступления токсичных веществ и перегрузов существуют метантенки с прикрепленными микроорганизмами. Дозы загрузок в таких биореакторах увеличиваются в 2...3 раза. Время сбраживания 1 сутки (Р=98%), 2 суток (Р = 95%) по сравнению с традиционными метантенками t_МЕЗОФ. =14 суток, t_{ТЕРМОФ.} = 7 суток.

Увеличивается распад органического вещества до 57%, уменьшается объём сооружения в 2...3 раза.

Дата добавления: 2014-01-11