A ถังกรดไฮโดรไลซิสเป็นหน่วยปรับสภาพทางชีวภาพขั้นสูงที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบบำบัดน้ำเสียชุมชนและอุตสาหกรรม ช่วยปรับปรุงความสามารถในการย่อยสลายทางชีวภาพของน้ำเสียโดยการแปลงมลพิษอินทรีย์ที่ซับซ้อนให้เป็นสารประกอบที่ย่อยสลายทางชีวภาพได้ง่ายขึ้นผ่านปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสและกรด

ในโครงการบำบัดน้ำเสียทางอุตสาหกรรมจำนวนมาก สารมลพิษอินทรีย์ส่วนใหญ่มีอยู่ในรูปของสารประกอบโมเลกุลขนาดใหญ่ที่ซับซ้อน ซึ่งเป็นเรื่องยากสำหรับระบบบำบัดทางชีวภาพทั่วไปที่จะย่อยสลายโดยตรง เครื่องปฏิกรณ์กรดไฮโดรไลซิสจะสลายสารที่ซับซ้อนเหล่านี้ให้เป็นโมเลกุลอินทรีย์ที่มีขนาดเล็กลง ซึ่งช่วยปรับปรุงคุณภาพอัตราส่วนบีโอดี/ซีโอดีและสร้างเงื่อนไขที่เอื้ออำนวยมากขึ้นสำหรับกระบวนการบำบัดทางชีวภาพในภายหลัง

เมื่อเปรียบเทียบกับวิธีบำบัดแบบดั้งเดิม เทคโนโลยีการทำให้เป็นกรดแบบไฮโดรไลซิสมีข้อดีหลายประการ:

ลดความซับซ้อนของมลพิษอินทรีย์

ปรับปรุงความสามารถในการย่อยสลายทางชีวภาพของน้ำเสีย

ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการบำบัดทางชีวภาพขั้นปลาย

ให้ความสามารถในการบัฟเฟอร์ต่อความผันผวนของคุณภาพน้ำเสียและอัตราการไหล

ลดภาระการรักษาในกระบวนการต่อๆ ไป

ด้วยเหตุนี้ ถังทำให้เป็นกรดแบบไฮโดรไลซิสจึงกลายเป็นเทคโนโลยีการบำบัดล่วงหน้าที่สำคัญในโรงบำบัดน้ำเสีย โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับน้ำเสียทางอุตสาหกรรมที่มีปริมาณสารอินทรีย์สูงหรือความสามารถในการย่อยสลายทางชีวภาพต่ำ

อย่างไรก็ตาม การใช้งานที่ประสบความสำเร็จนั้นขึ้นอยู่กับการเลือกประเภทเครื่องปฏิกรณ์ที่ถูกต้องและการออกแบบระบบตามลักษณะของน้ำเสียเป็นอย่างมาก

ปัญหาทางวิศวกรรมทั่วไป เช่น การสะสมของตะกอน การลัดวงจร-ไฮดรอลิก การชะล้างของตะกอน และคุณภาพน้ำทิ้งที่ไม่เสถียร มักเกิดจากการเลือกเครื่องปฏิกรณ์ที่ไม่เหมาะสมหรือความใส่ใจในรายละเอียดโครงสร้างไม่เพียงพอ

ถังทำกรดไฮโดรไลซิสประเภทหลักหนึ่งในสามประเภทหลักที่ใช้ในงานวิศวกรรมคือ:

ถังเติมกรดไฮโดรไลซิสแบบไหลขึ้น

เครื่องปฏิกรณ์แต่ละประเภทมีลักษณะโครงสร้าง หลักการทำงาน ข้อดี และสถานการณ์การใช้งานที่แตกต่างกัน

กระบวนการทำให้เป็นกรดไฮโดรไลซิสขึ้นอยู่กับกิจกรรมของจุลินทรีย์แบบไม่ใช้ออกซิเจนและจุลินทรีย์แบบปัญญา

กระบวนการส่วนใหญ่ประกอบด้วยสองขั้นตอน:

2.1 ระยะไฮโดรไลซิส

ในระหว่างการไฮโดรไลซิส จุลินทรีย์จะหลั่งเอนไซม์นอกเซลล์ออกมาเพื่อสลายโมเลกุลอินทรีย์ขนาดใหญ่ ได้แก่:

โปรตีน

คาร์โบไฮเดรต

ไขมัน

โพลีเมอร์อินทรีย์เชิงซ้อน

สารโมเลกุลขนาดใหญ่เหล่านี้จะถูกแปลงเป็นสารประกอบที่ละลายน้ำได้ขนาดเล็กลง เช่น:

กรดอะมิโน

น้ำตาล

กรดไขมัน

การเปลี่ยนแปลงนี้ช่วยปรับปรุงการเข้าถึงมลพิษของจุลินทรีย์

2.2 ขั้นตอนการเป็นกรด

ในระหว่างการทำให้เป็นกรด แบคทีเรียที่สร้างกรด-จะเปลี่ยนผลิตภัณฑ์ไฮโดรไลซิสเป็น:

กรดไขมันระเหย (VFA)

กรดอินทรีย์

แอลกอฮอล์

ไฮโดรเจน

คาร์บอนไดออกไซด์

ผลิตภัณฑ์เหล่านี้ช่วยให้จุลินทรีย์บำบัดทางชีวภาพขั้นปลายนำไปใช้ประโยชน์ได้ง่ายขึ้น

ต่างจากระบบการย่อยแบบไม่ใช้ออกซิเจนที่เน้นไปที่การผลิตมีเทน ถังทำกรดไฮโดรไลซิสมีเป้าหมายหลักเพื่อปรับปรุงความสามารถในการย่อยสลายทางชีวภาพของน้ำเสีย และเพิ่มประสิทธิภาพการบำบัดในภายหลัง

3.1 ปรับปรุงความสามารถในการย่อยสลายทางชีวภาพของน้ำเสีย

น้ำเสียทางอุตสาหกรรมจำนวนมากมีสารประกอบอินทรีย์ทนไฟซึ่งมีความสามารถในการย่อยสลายทางชีวภาพต่ำ

การทำกรดไฮโดรไลซิสจะแปลงสารเหล่านี้ให้เป็นโมเลกุลที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพที่มีขนาดเล็กลง ซึ่งจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของระบบบำบัดทางชีวภาพ

อัตราส่วนความสามารถในการย่อยสลายทางชีวภาพที่สูงขึ้นช่วยให้กระบวนการปลายน้ำ เช่น:

ระบบตะกอนเร่ง

ระบบเอ็มบีบีอาร์

ระบบเอสบีอาร์

เครื่องปฏิกรณ์ไบโอฟิล์ม

เพื่อให้ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น

3.2 ลดภาระการรักษา COD

การทำให้เป็นกรดแบบไฮโดรไลซิสช่วยเปลี่ยน COD ที่ซับซ้อนให้อยู่ในรูปแบบที่ย่อยสลายทางชีวภาพได้มากขึ้น

แม้ว่าเครื่องปฏิกรณ์จะไม่ได้ออกแบบมาเพื่อการกำจัด COD อย่างสมบูรณ์เป็นหลัก แต่จะปรับปรุงประสิทธิภาพการแปลง COD และลดภาระอินทรีย์ที่เข้าสู่ขั้นตอนการบำบัดต่อไปนี้

3.3 ปรับปรุงความต้านทานต่อแรงกระแทก

น้ำเสียอุตสาหกรรมมักประสบกับความผันผวนใน:

ความเข้มข้นของสารอินทรีย์

อัตราการไหล

มลพิษที่เป็นพิษ

ถังกรดไฮโดรไลซิสที่ออกแบบอย่างเหมาะสมให้ความสามารถในการบัฟเฟอร์และปกป้องกระบวนการทางชีวภาพขั้นปลายน้ำจากการเปลี่ยนแปลงกะทันหัน

3.4 ลดการผลิตตะกอน

เมื่อเปรียบเทียบกับกระบวนการบำบัดแบบใช้ออกซิเจน การทำกรดไฮโดรไลซิสจะทำงานภายใต้สภาวะที่มีออกซิเจนต่ำ และโดยทั่วไปจะผลิตตะกอนส่วนเกินน้อยกว่า

ซึ่งจะช่วยลด:

ค่าใช้จ่ายในการกำจัดตะกอน

ข้อกำหนดในการจัดการตะกอน

ค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานโดยรวม

เครื่องปฏิกรณ์การทำให้เป็นกรดแบบไฮโดรไลซิสสามารถจำแนกได้ตามสภาวะไฮดรอลิก วิธีการผสม และกลยุทธ์การกักเก็บชีวมวล

การออกแบบหลักสามประการมีการกล่าวถึงด้านล่าง

ภาพรวม

ปัจจุบันถังทำกรดไฮโดรไลซิสแบบไหลขึ้นเป็นประเภทเครื่องปฏิกรณ์ที่ใช้กันมากที่สุดเนื่องจากมีโครงสร้างที่เรียบง่าย ต้นทุนการดำเนินงานต่ำ และประสิทธิภาพที่เชื่อถือได้

มันถูกใช้กันอย่างแพร่หลายใน:

การบำบัดน้ำเสียชุมชน

น้ำเสียจากการแปรรูปอาหาร

น้ำเสียจากสิ่งทอ

น้ำเสียจากการทำกระดาษ

การบำบัดน้ำเสียอุตสาหกรรมทั่วไป

หลักการทำงาน

น้ำเสียจะเข้าสู่เครื่องปฏิกรณ์ผ่านระบบจำหน่ายด้านล่างและไหลขึ้นด้านบนผ่านแผ่นตะกอนแขวนลอย

ระหว่างการไหลขึ้น:

น้ำเสียสัมผัสกับตะกอนที่มีความเข้มข้นสูง-

ของแข็งแขวนลอยจะยังคงอยู่

แบคทีเรียไฮโดรไลติกจะย่อยสลายสารประกอบอินทรีย์ที่ซับซ้อน

เกิดสารที่ย่อยสลายทางชีวภาพแบบละลายน้ำได้

ส่วนลอยเหนือตะกอนที่บำบัดจะถูกรวบรวมจากส่วนบนและปล่อยไปยังหน่วยบำบัดถัดไป

การออกแบบโครงสร้างของถังเติมกรดไฮโดรไลซิสแบบไหลขึ้น

โดยทั่วไปถังกรดไฮโดรไลซิสแบบไหลขึ้นจะใช้กโครงสร้างเครื่องปฏิกรณ์แบบแบ่งชั้นแนวตั้ง. จากล่างขึ้นบน ถังสามารถแบ่งออกเป็นสี่โซนการทำงาน:

เขตกระจายน้ำด้านล่าง

โซนปฏิกิริยาตะกอน

ตะกอน-เขตแยกน้ำ

โซนรวบรวมน้ำทิ้ง

แต่ละโซนทำหน้าที่เฉพาะเพื่อให้แน่ใจว่าการทำงานของเครื่องปฏิกรณ์มีความเสถียร

1. เขตจำหน่ายน้ำด้านล่าง

โซนกระจายด้านล่างมีหน้าที่กระจายน้ำเสียที่เข้ามาอย่างเท่าเทียมกันตลอดทั้งหน้าตัดขวางของเครื่องปฏิกรณ์-

วิธีการกระจายทั่วไป ได้แก่ :

ระบบท่อแบบมีรูพรุน

ระบบจำหน่ายน้ำแบบพัลส์

ท่อจ่ายมักจะจัดเรียงโดยมีหัวฉีดหันลง-หรือทำมุมเพื่อให้มีการกระจายการไหลที่สม่ำเสมอ

โดยทั่วไปความเร็วการไหลที่ช่องเปิดกระจายควรได้รับการควบคุมภายใน:

1.8–2.5 m/s

เพื่อป้องกันการอุดตันโดยยังคงรักษาการกระจายตัวของไฮดรอลิกอย่างมีประสิทธิภาพ

ก้นถังมักได้รับการออกแบบให้มีความลาดเอียงดังนี้:

0.5%–1%

และติดตั้งระบบระบายตะกอนเพื่อป้องกันโซนตายและการสะสมของตะกอน

โซนปฏิกิริยาตะกอนกลาง

โซนปฏิกิริยาตะกอนเป็นพื้นที่บำบัดหลักของเครื่องปฏิกรณ์

พารามิเตอร์การออกแบบทั่วไป ได้แก่:

ความลึกของน้ำที่มีประสิทธิภาพ:4–6 m

เวลากักเก็บไฮดรอลิก (HRT):4–8 ชั่วโมง

ความหนาของผ้าห่มตะกอน:2–3 m

ความเข้มข้นของตะกอน:8–12 g/L

ในโซนนี้:

น้ำเสียสัมผัสกับตะกอนที่มีความเข้มข้นสูง-

จุลินทรีย์ไฮโดรไลติกจะย่อยสลายอินทรียวัตถุที่ซับซ้อน

ของแข็งแขวนลอยจะถูกจับ

ความสามารถในการย่อยสลายทางชีวภาพดีขึ้น

การรักษาตะกอนที่ปกคลุมให้คงที่ถือเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งในการบรรลุประสิทธิภาพการบำบัดที่สม่ำเสมอ

กากตะกอนตอนบน-เขตแยกน้ำ

ส่วนบนทำหน้าที่เป็นพื้นที่แยกตะกอน-

ความลึกของน้ำโดยทั่วไป:

1–1.5 m

เมื่อความเร็วการไหลขาขึ้นลดลง อนุภาคตะกอนแขวนลอยสามารถกลับเข้าสู่โซนปฏิกิริยาได้

สิ่งนี้จะช่วยลด:

การสูญเสียตะกอน

การชะล้างชีวมวล

ความเข้มข้นของสารแขวนลอยของน้ำทิ้ง

โซนการแยกที่ออกแบบอย่างเหมาะสมถือเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการรักษาเสถียรภาพ-เครื่องปฏิกรณ์ในระยะยาว

โซนรวบรวมน้ำทิ้งยอดนิยม

โซนน้ำทิ้งด้านบนได้รับการออกแบบสำหรับการรวบรวมน้ำที่ได้รับการบำบัดอย่างสม่ำเสมอ

โครงสร้างทั่วไปได้แก่:

ฝายน้ำล้นสามเหลี่ยม

ฝายน้ำล้นทรงสี่เหลี่ยม

ระบบอาจรวมถึงสิ่งอำนวยความสะดวกไอเสียก๊าซเพื่อกำจัด:

ติดตามก๊าซชีวภาพ

สารประกอบอินทรีย์ระเหยง่าย (VOCs)

ซึ่งจะช่วยรักษาสภาวะความดันให้คงที่ภายในเครื่องปฏิกรณ์

ข้อดีของถัง Upflow Hydrolysis Acidification

ข้อดีหลัก ได้แก่ :

1. โครงสร้างที่เรียบง่าย

เครื่องปฏิกรณ์มีโครงร่างที่ค่อนข้างง่ายโดยไม่ต้องใช้อุปกรณ์ทางกลที่ซับซ้อน

2. การใช้พลังงานต่ำ

เนื่องจากการผสมทำได้โดยอาศัยการไหลของไฮดรอลิกเป็นหลัก การใช้พลังงานจึงต่ำมาก

3. สภาพแวดล้อมของจุลินทรีย์ที่เสถียร

ผ้าห่มตะกอนแขวนลอยให้:

เวลากักเก็บตะกอนยาวนาน

ความเข้มข้นของจุลินทรีย์สูง

กิจกรรมทางชีวภาพที่เสถียร

4. ต้นทุนการดำเนินงานต่ำ

การไม่มีอุปกรณ์ผสมเชิงกลช่วยลด:

ต้นทุนพลังงาน

ข้อกำหนดในการบำรุงรักษาอุปกรณ์

ความซับซ้อนในการดำเนินงาน

ข้อจำกัดของถัง Upflow Hydrolysis Acidification

แม้จะมีข้อได้เปรียบ แต่เครื่องปฏิกรณ์แบบไหลเข้าก็มีข้อกำหนดทางวิศวกรรมหลายประการ

1. ข้อกำหนดการจัดจำหน่ายที่มีอิทธิพลอย่างเข้มงวด

การกระจายน้ำที่ไม่สม่ำเสมออาจส่งผลให้:

การลัดวงจรของไฮดรอลิก-

การกระจายตัวของตะกอนไม่สม่ำเสมอ

ประสิทธิภาพการรักษาลดลง

ดังนั้นจึงต้องออกแบบระบบจำหน่ายทางเข้าอย่างระมัดระวัง

2. ความไวต่อปริมาณทรายสูง

น้ำเสียที่มีทรายหรือสารแขวนลอยมากเกินไปอาจทำให้เกิด:

ท่ออุดตัน

หัวฉีดอุดตัน

การสะสมของตะกอน

สิ่งอำนวยความสะดวกก่อนการบำบัดเช่น:

หน้าจอ

ห้องกรวด

แนะนำให้อยู่ก่อนเครื่องปฏิกรณ์

3. ความเสี่ยงจากแรงกระแทกของไฮดรอลิก

การไหลที่เพิ่มขึ้นอย่างกะทันหันอาจรบกวนการปกคลุมของตะกอนและทำให้:

การลอยตะกอน

การชะล้างตะกอน

คุณภาพน้ำทิ้งไม่ดี

ข้อควรพิจารณาทางวิศวกรรมสำหรับถังเติมกรดไฮโดรไลซิสแบบไหลขึ้น

เพื่อให้การทำงานมีเสถียรภาพ:

หลีกเลี่ยงการจ่ายน้ำแบบจุดเดียว-

ระบบกระจายจุดเดียว-หรือจำกัด-มักสร้างสภาพไฮดรอลิกที่ไม่สม่ำเสมอ

แนะนำให้ใช้ระบบการกระจายหลาย-จุด

รักษาระดับฝายน้ำล้น

น้ำล้นที่ไม่สม่ำเสมอทำให้เกิดเส้นทางการไหลพิเศษและส่งผลต่อการแยกตะกอน-

ออกแบบสิ่งอำนวยความสะดวกการปล่อยตะกอนที่เหมาะสม

การปล่อยตะกอนเป็นระยะจะป้องกัน:

การสะสมของตะกอนมากเกินไป

ลดปริมาณที่มีประสิทธิภาพ

ประสิทธิภาพเครื่องปฏิกรณ์เสื่อมลง