Atık Suların Anaerobik Arıtımı (Diyagramlı)

Bu makalede, atık suyun anaerobik arıtımı hakkında bilgi edineceksiniz.

Anaerobik arıtmaya tabi tutulduğunda biyolojik olarak çözünebilen organik maddeler içeren (çözünmüş ve / veya askıya alınmış) atık su, organik maddeler çeşitli biyokimyasal reaksiyonlara girerler. Reaksiyonlar genel olarak hidroliz, asidogenez ve metanojenez olarak sınıflandırılır. Hidroliz reaksiyonları, katalizlenmiş hücre dışı enzimdir.

Bu reaksiyonlar daha büyük kompleks molekülleri (hem çözünür hem çözünmez) daha basit ve daha küçük olanlara dönüştürür. Polisakaritler ve proteinler monomerlere dönüştürülür. Bu hidroliz ürünleri, onları organik asitlere dönüştüren bir grup anaerob için substrat görevi görür.

Bu organizma gruplarına asitojenler denir ve işlem asitojenez olarak adlandırılır. Asitogenez reaksiyonları hücreler arasıdır. Bu reaksiyonlar sırasında az miktarda hidrojen de üretilir. Üretilen temel asitler asetik, propiyonik, bütirik ve az miktarda valeriktir. Hidroliz ve asitojenez reaksiyonları, BOD / COD'nin çok azalmasına neden olmaz.

Üretilen daha yüksek asitler (asetik asit dışında), asitojenik organizmalar tarafından asetat ve H2'ye dönüştürülür. Metanojenler adı verilen başka bir anaerob grubu, asetik asidi metan (CH4) ve karbondioksite dönüştürür. Bu reaksiyonlar ayrıca hücre içidir. Bazı metanojenler, H2 ve C02'yi birleştirir ve CH4 ve su (H20) üretir. Metanojen içeren reaksiyonlara metanojenez denir.

Bazı metanojenik reaksiyonlar aşağıda listelenmiştir:

Şekil 9.31 anaerobik sürecin tamamını şematik olarak göstermektedir.

Bazı asidojenler fakültatiftir, diğerleri ise zorunlu (katı) anaeroblardır. Asidojenler pH'a ve ağır metaller ve sülfitler gibi inhibitörlere karşı çok hassas değildir. Metanojenler için optimum pH 6.6 ila 7.6 arasındadır. 6.2 pH'ın altında metanojenler inaktif hale gelir (uykuda). İnorganik anaerobik işlem inhibitörlerinin bazıları Tablo 9.12'de listelenmiştir.

Atık Suların Anaerobik Arıtımı için, aşağıdaki Birimlerden herhangi biri Kullanılabilir :

(a) Fakültatif Lagün,

(b) Anaerobik Lagün,

(d) İmhoff Tankı,

(e) Anaerobik çürütücü / reaktör

Anaerobik arıtma işleminin aerobik işlemlere göre en büyük avantajı, hava (oksijen) sağlamak için enerji harcanmamasıdır. Ayrıca, anaerobik prosesin bir yan ürünü olarak üretilen metan, yakıt olarak ekonomik bir değere sahiptir.

Bir başka avantajı, verimin (yeni hücrelerin sentezi) aerobik işlemin yaklaşık beşte biri olmasıdır, bu nedenle taşınacak ve atılacak çamur miktarı daha az olacaktır. Aerobik prosese kıyasla dezavantajı, yavaş oranıdır.

Anaerobik arıtma, daha önce listelenen (a) ila (d) birimlerinden herhangi birinde gerçekleştirildiğinde, üretilen metan toplanmaz, ancak atmosfer kirliliğine ve yerel rahatsızlığa neden olan bazı iğrenç gazlarla birlikte atmosfere verilir.

Hidrolik yük ve organik yükün düşük olması ve metan ve kötü kokulu gazların salınmasının tehlikeli olmadığı kabul edilen yerlerde atık su arıtımı için fakültatif lagünler veya anaerobik lagünler kullanılabilir. Septik tank veya Imhoff tank genellikle bir kanalizasyon sisteminin bulunmadığı evsel atık suyun arıtılması için kullanılır. Bu birimlerin her birinde üretilen çamur [(a) ila (d)] periyodik olarak uzaklaştırılmalıdır.

Anaerobik çürütücüler / reaktörler, yüksek mukavemetli, yüksek hacimli endüstriyel atık suların arıtılmasında ve ayrıca birincil ve ikincil çamurun dengelenmesinde kullanılır. Bu tür birimlerde üretilen gaz (esas olarak CH4 ve C02 karışımı) yakıt olarak kullanılır.

Yukarıda belirtilen anaerobik atık su arıtma ünitelerinin tanımı, performans ve tasarım yaklaşımları aşağıda verilmiştir.

Fakültatif Lagün :

Fakültatif süreç kesinlikle anaerobik değildir. Bu işlem genellikle bir toprak havzada gerçekleştirilir. Bu tür bir havzanın tabanı, atık suyun sızmasını önlemek için geçirimsiz bir kauçuk / plastik / kil tabakası ile kaplanmalıdır. Alternatif olarak, işlem bir beton tankta gerçekleştirilebilir. Bir havza veya tankta tabakalaşma gerçekleşir.

Üst yüzey bölgesi, aerobik reaksiyonların gerçekleştiği yerde yaklaşık 30-60 cm derinlikte olabilir. Bu bölgede, atmosferik oksijenin moleküler difüzyonu nedeniyle atık suyun yeniden oksijenlenmesi gerçekleşir. Serbest yüzeyde bir miktar alg büyümesi olabilir.

Havzanın / tankın ikinci tabakası (üst tabakanın altında), bu tabakanın tepesine aerobik olarak hareket eden ve bu tabakanın alt kısmına doğru anaerobik olarak hareket eden fakültatif organizmalarla doldurulur. En alttaki tabaka çözünmüş oksijene sahip olmaz. Bu tabakada sadece anaerobik reaksiyonlar meydana gelir. Üretilen çamur (biyokütle), havzanın / tankın tabanında birikir.

Asılı maddeden arındırılmış atık su, tabana yakın bir yere verilir ve arıtılmış atık su, tankın yanlarından birinde bulunan bir çıkış yüzeyinden yüzeye yakın bir yerde akar.

Anaerobik bölgede oluşan CH4, NH3, H2S ve C02 gibi gaz halindeki ürünler fakültatif ve aerobik tabakalardan yukarı doğru hareket eder ve nihayet atmosfere kaçar. Yukarı doğru hareket ederken bazıları okside olabilir. Bu gazlar atmosferik kirlenmeye ve rahatsızlığa neden olur. Bu nedenle, fakültatif lagünler normalde endüstriyel atık suyun arıtılması için kullanılmaz.

Fakültatif bir lagünün tasarım ve performans parametreleri aşağıda listelenmiştir:

Anaerobik Lagün :

Anaerobik lagünler, inşaattaki verimli lagünlere benzemektedir ancak daha derindir. Çalışma sırasında gres ve bazı katı parçacıklar yüzeye kadar yüzebilir ve bir köpük tabakası oluşturabilir. Bu katman, yüzey bölgesinin yeniden oksijenlenmesini önler.

Bu nedenle, sadece yüzeye yakın sığ bir katman fakültatif organizmalar içerecektir, oysa gölde kalan kısım sadece anaeroblara sahip olacaktır. Tabana yakın bölge, ilgisiz katı partiküllerden (eğer içeride varsa) oluşan bir çamur ve işlem sırasında sentezlenen bakteri kütlesini içerecektir.

Nispeten yüksek BOİ'ye ve bazı askıda katı maddelere sahip olan atık su, genellikle bir lagünün ortasındaki çamur tabakasına verilir. Sıvı yukarı doğru akarken, çözünmüş ve süspanse edilmiş organik maddeler anaerobik bozulmaya uğrar. Asılı bazı katı parçacıklarla işlemden geçirilmiş atık madde, lagünün bir tarafındaki pislik tabakasının altında bulunan bir çıkıştan dışarı akar.

CH4, C02, H2S, NH3, vs. içeren anaerobik reaksiyonların bir sonucu olarak ortaya çıkan gazlar, scum katmanındaki bazı çatlaklar vasıtasıyla atmosfere kaçmaktadır. Anaerobik bir lagünün çevresi, fakültatif bir lagünün etrafından daha kötü kokuludur.

Anaerobik bir lagünün tasarım ve performans parametreleri aşağıda listelenmiştir.

Fosseptik:

Septik tanklar neredeyse anaerobik çürütücülere benzer. Bunlar karıştırılmamış ve ısıtılmamış. Anaerobik lagünlerin aksine bunlar tamamen kapalıdır. Septik tankların üst kısımları kapalı ve kapalı giriş kapıları ile donatılmıştır. Bunlar beton / polietilen / cam elyafından yapılabilir. Tanklar yapısal olarak sağlam ve su geçirmez olmalıdır. Bir septik tank, tek bir odaya veya birbirine bağlı iki odaya sahip olabilir. Etkili giriş, büyük parçacıkların girmesini önlemek için çıkarılabilir bir elekle donatılmıştır.

Hat, tankın içindeki sıvı havuzuna dalar. Erişim noktaları, gaz halindeki ürünlerin (CH ₄, CO ₂ vb.) İncelenmesi, temizlenmesi ve havalandırılması için kullanılır. Akış içinde bulunan askıda katı maddeler, tankın dibine çöker. Çözünmüş ve süspanse edilmiş biyobozunurlar anaerobik reaksiyonlara girerler. Gres ve bazı katı parçacıklar yüzer ve tankın tepesine yakın bir pislik tabakası oluşturur, oysa çamur altta birikir.

Tek odacıklı bir ünitede, sıvı çıkış, köpük tabakasının altında bulunur. Çıkış, asılı katı parçacıkların tahliyesini ve hava girişini önleyen tankın hemen dışında bulunan bir sifon ile donatılmıştır. İki odacıklı bir ünitede, nispeten küçük bir miktar asılı katı madde içeren birinci odadan çıkan akış, ikinci odaya girmektedir.

İkinci bölmede üretilen biyokütle ile birlikte giren katı parçacıklar, tankın dibine yerleşir. Bu oda aynı zamanda erişim portları ve bir sifonla donatılmış bir sıvı çıkışı ile donatılmıştır. Tek odacıklı bir üniteden ve iki odacıklı bir birime ait biriken pislik ve çökelmiş çamur periyodik olarak uzaklaştırılır. Şekil 9.32, iki odacıklı bir septik tankın bir taslağını gösterir.

Bir septik tanktan çıkan atık su, nihayetinde, gözenekli ortam ile doldurulmuş bir dizi hendekten oluşan bir imha alanı aracılığıyla bertaraf edilir. Katı tanecikler, eğer varsa, gözenekli ortam üzerinde tutulur, oysa sıvı alt toprağa sızar. Siperler içerisinde bulunurken sıvı bir dereceye kadar aerobik reaksiyonlara girer. Daha önce, septik tankların normal olarak endüstriyel atık suyun arıtılmasında kullanılmadığı belirtilmişti.

İmhoff Tankı :

Bir Imhoff tankı iki katmanlı bir sistemdir. Birbiri ardına iki oda vardır. Her ikisi de üstte açık. Tepede dikdörtgen şeklindedirler ve tabana doğru sivrilirler. Üst tank sedimantasyon odası olarak işlev görürken, alt tank anaerobik bir sindirim odası olarak işlev görür.

Üst haznenin dibinde bulunan bir çıkıntı yapan dudak, alt haznede üretilen gazların ve gazlı partiküllerin üst hazneye girmesini önler. Şekil 9.33'te bir Imhoff tankının çizimi gösterilmiştir.

Giriş, üst bölmenin bir ucuna verilir ve aynı atık su, bu bölmenin diğer ucunda bulunan bir açıklıktan dışarı akar. Üst bölmenin uzunluğu boyunca akarken atık su, bu bölmenin en üstündeki atmosfere açık olduğu için yeniden oksijenlenir. Bu odada, çözünmüş substratlar aerobik reaksiyonlara girer.

Etkili ile birlikte üst odaya giren süspansiyon halindeki katı parçacıklar, alt açıklığından alt odaya yerleşir. Alt bölmede, yerleşik katılar anaerobik reaksiyonlara girer.

Alt bölmede üretilen gazlar, üst ve alt bölmeler arasındaki boşluktan atmosfere kaçar. Bazı daha hafif katı tanecikler ve bazı gazla oluşturulmuş katı tanecikler, üst ve alt bölmeler arasındaki boşlukta üstte bir köpük tabakası oluşturur.

Pislik tabakası oksijen girişini geciktirir ve böylece alt odadaki neredeyse anaerobik durumu korur. Biriken çamur, mekanik olarak veya hidrolik kafa farkının yardımı ile bir çamur çekme borusundan periyodik olarak alt odadan çıkarılır.

Üst bölmeden gelen nispeten berrak sıvı atık, bir septik tank içinkine benzer bir boşaltma alanından atılabilir. Bir Imhoff tankı, endüstriyel atık suyun arıtılması için uygun bir ekipman değildir. Bir etken göreceli olarak daha büyük miktarda askıda katı madde içerdiğinde, bir septik tank yerine kullanılabilir.

Anaerobik Digester / Reaktör:

Bir anaerobik çürütücü / reaktör ve daha önce tarif edilen anaerobik birimler arasındaki temel fark, bir çürütücü / reaktörün tamamen kapalı, hava geçirmez bir oda olması, diğerleri ise üstten açık veya sıkıca kapanmamış olmasıdır. Bir sindirici / reaktörde üretilen gaz toplanır ve genellikle yakıt olarak kullanılır. Anaerobik çürütücüler / reaktörler, iç bileşenlerine, akış düzenine vb. Bağlı olarak aşağıda gösterildiği gibi sınıflandırılır ve alt sınıflandırılır.

I. Asılı Büyüme Birimi:

(A) Anaerobik Digesters

(i) Tek aşamalı — standart oran

(ii) İki aşamalı — yüksek oran

(B) Yukarı akış Çamur Battaniye Reaktörü

II. Ekli Büyüme Birimleri:

(A) Filtreler

(i) Geleneksel ambalajlara sahip birimler

(ii) Yapılandırılmış ambalajlara sahip üniteler

(B) Genişletilmiş Yatak

Bu birimlerin bazılarının çizimleri, Şekil 9.34'te gösterilmektedir.

Yukarıda belirtilen birimlerin açıklaması aşağıdaki gibidir:

Askıya Alınmış Büyüme Üniteleri:

Bu ünitelerde, işlem sırasında üretilen biyokütle (mikroplar) ve aynı zamanda, ünite içine akıcı ile birlikte giren herhangi bir katı parçacık (biyolojik olarak parçalanabilen ve / veya etkisiz) süspansiyon halinde kalacaktır. Çözünmüş ve süspanse edilmiş biyobozunur organikler anaerobik reaksiyona girer.

Bu reaksiyonların bir sonucu olarak, esas olarak CH4 ve CO2 içeren bir gaz üretilir ve bazı biyokütle (mikroplar) sentezlenir, sonuç olarak, akan akımın BOİ azalır. Arıtılmış atık su, böyle bir üniteyi bazı süspansiyon parçacıkları ile birlikte bırakır.

Anaerobik çürütücüler, hem çözünmüş hem de süspansiyona ayrılan biyolojik olarak çözünebilirleri içeren endüstriyel atık suların arıtılmasında kullanılır. Bu sindiriciler ayrıca birincil yerleşimcilerden / ikincil yerleşimcilerden gelen çamurun işlenmesinde de kullanılır. Bunlar, bir çamurun biyolojik olarak parçalanabilen kısmının anaerobik bozunmasının gerçekleştiği ve bir miktar gazın üretildiği çamur stabilizatörleri olarak adlandırılır.

Bu sindiriciler çelik veya betondan yapılmıştır. Bir sindirici, konik bir tabana, silindirik bir gövdeye ve kubbe şeklinde bir üste sahiptir. Anaerobik reaksiyonlar nedeniyle üretilen bir gaz (biyogaz olarak adlandırılır), sindiricinin kubbesi (çatısı) ve bulamaç yüzeyi arasında bir depolama tankına aktarıldığı yerden toplanır.

A. Tek Kademeli Anaerobik Digester,

B. Yukarı Akışlı Anaerobik Çamur Battaniyesi Reaktörü,

C. Yukarı Akış Bağlantılı Büyüme Paketlenmiş Yatak Anaerobik Reaktörü,

D. Yukarı Akış Genişletilmiş Yatak / Akışkan Yataklı Anaerobik Reaktör.

Kubbe, ya sindiricinin ayrılmaz bir parçası olabilir, sindirici gövdesine sabitlenmiş olabilir veya yüzen olabilir. Yüzen bir kubbe gittikçe daha fazla gaz üretildikçe kayar ve biriken gaz çekilirken biriktirilir ve aşağı kayar. Yüzen bir kubbe ile bir sindirici arasındaki boşluk, biriken gazın sızmasını önlemek için sızdırmaz hale getirilir.

Tek aşamalı bir birim bazen geleneksel bir birim veya standart bir birim olarak adlandırılır. İçeriği karıştırılmamış ve normalde ısıtılmamıştır. Karıştırılmadığından, tabakalaşma oluşur. Alt kısımda (konik kısımda), sindirilmiş çamur birikir. Üstündeki bölge, bakteriyel kütlenin çoğunun süspansiyonda kaldığı sindirim bölgesidir. Bu bölgede reaksiyonların çoğu gerçekleşir. Etki bu bölgeye girmiştir.

Sindirim bölgesinin üzerindeki bölge nispeten daha az miktarda askıda katı madde içerir. Bu zonun formunda arıtılmış atık su geri çekilir. Daha hafif katı parçacıklar ve gazla şişirilmiş katı parçacıklar yüzer ve süpernatan sıvı tabakasının üstündeki gaz-sıvı ara yüzünün yakınında birikir. Bu parçacıklar bir pislik tabakası oluşturur.

Sindirilen çamur bölgesinde ve sindirim bölgesinde üretilen gaz, süpernatan sıvı tabakası ve köpük tabakası boyunca yukarı doğru akar ve nihayet kubbenin altında toplanır. Farklı katmanlar arasında yukarı doğru hareket ederken gaz kabarcıkları hafif çalkalama ve sirkülasyona neden olur. Çamur bölgesinden biriken çamur, bir pompa yardımı ile veya hidrolik başlık farkı yardımı ile periyodik olarak temizlenir. Şekil 9.35, tek kademeli birimin bir taslağını gösterir.

Tabakalaşma nedeniyle, askıya alınmış ve çözünmüş organiklerin konsantrasyonu bakımından bakımsızlık ve bu tür sindiricilerde bakteri popülasyonunun bulunabileceği belirtilmelidir. Bu tek biçimli olmayanlık nedeniyle, karıştırılmamış tek aşamalı sindiricilerin toplam etkinliği düşük olacaktır.

Bu nedenle, böyle bir ünitede daha uzun kalma süresinde (HRT) istenen bir BOD / COD azaltma derecesinin elde edilmesi için sağlanmalıdır. Gereken kalma süresi, işlem görecek substratın yapısına ve çalışma sıcaklığına bağlı olacaktır.

İki aşamalı bir üniteye yüksek oranda sindirici denir. Seri bağlanmış iki odadan oluşur. İlk odaya bir atık su / çamur akışı verilir. İlk odanın içeriği iyice karıştırılır ve ortam sıcaklığından daha yüksek bir sıcaklıkta tutulur. Karıştırma ya gaz dolaşımı ya da bulamaç devridaim ya da mekanik çalkalama ile yapılır.

Bir ısıtma cihazı (ısı eşanjörü), sindiricinin dışına veya içine yerleştirilebilir. Birinci odada meydana gelen ana reaksiyonlar hidroliz ve asidogenez olacaktır. Bir dereceye kadar metanojenez de gerçekleşecek. Yüksek sıcaklık ve iyi karıştırılmış sindirici içeriği nedeniyle, reaksiyonlar daha yüksek bir oranda devam edecektir.

İlk odacığımdan bulamaç, genellikle karıştırılmamış olan ikinci odaya taşar. İkinci odada daha başka reaksiyonlar gerçekleşecekti. Bu oda aynı zamanda bir yerleşimci olarak da hareket eder. Birinci odada üretilen ve ikinci odada bulunan gaz, bir depolama tankına beslenir. Birinci odaya yerleştirilen çamur normal olarak atılır, ikinci odadan ise içindeki daha yüksek mikrop konsantrasyonunu korumak için birinci odaya tamamen atılabilir ya da kısmen geri dönüştürülebilir.

Odalar tek kademeli biriminkine benzerdir. İki aşamalı birimin çizimi, Şekil 9.36'da gösterilmiştir.

Yukarı Akışlı Anaerobik Çamur Battaniyesi Reaktörü:

Asılı tip büyüme ünitelerine ait diğer cihaz, Up-flow Anaerobic Sludge Blanket (UASB) reaktörüdür. Bu tür reaktörler yapı olarak tek kademeli anaerobik çürütücülere benzerdir. Bununla birlikte, bunlar esas olarak çözünmüş biyolojik olarak çözünebilen organik maddeler içeren atık suyun arıtılması için uygundur.

Sıvı, bir çamur örtüsünün içinden yukarı doğru akan böyle bir reaktörün koni tabanına yakın bir yerde verilir. Çamur battaniyesi anaerobik reaksiyonların bir sonucu olarak üretilen bakteri kütlesinden oluşur. Üretilen gaz yukarı doğru hareket eder ve bazı katı parçacıkları taşıyabilir.

Katı parçacıklar, sıvı-gaz arayüzünde bir katman oluşturur. Gaz kubbe altında ve katı parçacıkların katmanının üzerinde toplanır. Bazı süspanse edilmiş partiküller ile birlikte işlemden geçirilmiş atık su, biriken katı partiküllerin katmanına yakın bir çıkış boyunca bir çökeltici içine akar. Bazı çamurlar reaktörün konik bölümüne yerleşir ve zaman zaman temizlenir. Reaktör çamuru ve çökelme çamuru atılır.

Ekli Büyüme Birimleri:

Esas olarak çözünmüş biyolojik olarak ayrışabilen organik maddeler içeren yüksek mukavemetli atık su, ekli büyüme tipi anaerobik birimlerde en iyi şekilde işlenir. Bu tür birimlerde işlem sırasında üretilen mikroplar reaktörün iç yüzeylerine bağlanır. İç kısımlar yapılandırılmış ambalajlar veya konvansiyonel oluşturulmuş ambalajlar olabilir. Çok fazla süspanse partikül içeren atıkların bu tür reaktörleri boğması muhtemeldir.

Bazı reaktörlerde daha büyük salmastralar yerine granüller kullanılır. Granüller biyokütle ile kaplanır ve anaerobik reaksiyonlar için aktif bölgeler olarak işlev görür. Bağlı büyüme reaktörlerinin sınıflandırması, Bölüm 9.10.6'da listelenmiştir ve bunlar aşağıda açıklanmaktadır.

Anaerobik Filtre Reaktörü:

Bir anaerobik filtre reaktörü temelde dolu bir yataktır. Altına yakın bir paketleme desteği ile donatılmış silindirik bir sütundur. Salmastra desteğinin altında sütun, çamurun toplandığı konik bir kısma sahiptir. Paketleme desteği, delikli bir tabaka veya paketlerden daha küçük açıklıklara sahip bir ızgara olabilir.

Dolgular, seramik veya plastikten çakıl veya oluşturulmuş dolumlar (Raschig halkaları, Berl Saddle, vb.) Olabilir. Yapısal plastik ambalaj da kullanılır. İşlem sırasında üretilen mikroplar paketlere tutturulur ve bazıları askıda kalır. Bir yukarı akışlı reaktörde atık su, salmastra desteğinin hemen altına girer ve salmastralar arasındaki boşluk boşluğundan akar. Yukarı akarken atık su, asılı mikropların yanı sıra mikrop kaplı ambalajlarla temas eder ve anaerobik reaksiyonlara girer.

Böyle bir reaktörden arıtılmış atık su, bazı asılı biyokütleleri taşıyan gaz boşluğunun altında bulunan bir çıkıştan dışarı akar. Arıtılmış atık suyun taşdığı bir çökeltici içine beslenir. Çökeltici çökeltilmiş çamurun bir kısmı, geri kalanı atılarak reaktöre geri dönüştürülebilir. Reaktördeki çamur atılır.

Anaerobik reaksiyonların bir sonucu olarak üretilen gaz yukarı doğru kabarcıklanır ve çekildiği yerden sıvı seviyesinin üzerindeki gaz boşluğunda toplanır.

Yapılandırılmış ambalajlarla doldurulmuş reaktörler, rastgele ambalajlananlara göre tercih edilir, çünkü yapılandırılmış ambalajlar daha spesifik yüzey ve daha yüksek boşluk alanı sağlar. Yapılandırılmış ambalajlı bir reaktörün boğulma olasılığı daha düşüktür.

Anaerobik bir filtre reaktörü aşağı akış modunda çalıştırılabilir. İnşaat açısından, yukarı akışlı bir birime benzer. Aşağı akışlı bir ünitede, akışkan gaz boşluğunun hemen altına sokulur ve işlenen atık su altından çekilir. Daha fazla askıda kalmış malzeme (biyokütle) taşır. Bu nedenle, böyle bir reaktörden çıkan atık suyun son tahliyesinden önce uygun şekilde tasarlanmış bir çökeltici içine yerleştirilmesi gerekir.

Genişletilmiş Yatak ve Akışkan Yataklı Anaerobik Reaktör :

Bu reaktörlerde kaba granüler parçacıklar, biyokütle büyümesi için çekirdek görevi görür. Bunlar inşaattaki anaerobik filtrelere benzer. Kolona takılan parçacık destek plakası daha küçük açıklıklara sahip olmalıdır, böylece parçacıkların içlerinden düşmemesi ve aynı zamanda destek plakasındaki basınç düşüşü aşırı olmayacaktır.

Etki bu reaktörlere destek plakasının altına yerleştirilir ve parçacık yatak boyunca yukarı doğru akar. Yukarı doğru akan atık suyun yüzeysel hızına bağlı olarak, parçacıklar destek plakası üzerinde ve birbirleriyle temas halinde olabilir veya sadece birbirleriyle temas halinde veya süspansiyon halinde olabilirler. Parçacıklar birbirine sadece temas ettiğinde, yatağın genişletilmiş olduğu söylenir. Yüzeysel hız daha da arttıkça, partiküllerin askıya alındığı ve yatağın akışkan olduğu söylenir.

Genişletilmiş yatak ve akışkan yatak koşulları altında, biyokütle kaplı parçacıkların toplam yüzeyleri, akan atık su akışına maruz kalmaktadır ve çözünmüş organikler, biyokütle ile daha fazla etkileşime girmektedir. Daha küçük partikül boyutlarından dolayı (dolgulu yataklara kıyasla) spesifik yüzey alanı daha büyüktür.

Ayrıca, genleşmiş ve akışkanlaştırılmış yataklardaki daha yüksek yüzeysel hız nedeniyle, sıvı fazın kütlesinden partikül yüzeylerine kirletici transfer oranı yüksek olacaktır. Sonuç olarak, anaerobik reaksiyonların oranı daha hızlı olacaktır. Bununla birlikte, gereken daha yüksek yüzeysel hızı korumak için, işlemden geçirilen atık maddenin bir kısmını geri dönüşle birlikte geri dönüştürmek gerekir.

İşlem sırasında üretilen gaz yatak boyunca yukarı doğru kabarcıklanır ve sıvı seviyesinin üzerindeki gaz alanında birikir. Asılı bazı biyokütle içeren arıtılmış atık su, gaz-sıvı ara yüzünün altındaki bir çıkıştan dışarı akar. Son tahliyesinden önce bir yerleşimciye yerleştirilir.

Bazı biyokütle parçacıkları, destek plakası açıklıklarından geçecek ve toplanan parçacıkların zaman zaman uzaklaştırıldığı kolonun konik alt bölümünde toplanacaktır.

Burada genişletilmiş yatak ve akışkan yataklı reaktörlerin henüz geniş endüstriyel uygulamalar bulamadığı söylenebilir.

Anaerobik Digester Tasarım Yaklaşımı:

İki aşamalı bir anaerobik çürütücü, çamur geri dönüşümü ile veya çamur geri dönüşümü olmadan çalıştırılabilir. Şekil 9.36, çamur geri dönüşümü olan iki aşamalı bir sindiricinin bir taslağını göstermektedir.

Böyle bir sindirim sisteminin ilk odası iyi karıştırılmış bir sindirim cihazıdır ve ikinci oda sadece bir yerleşimci olarak işlev görür. Böyle bir sindiriciyi tasarlamak için kullanılacak denklemler, tek kademeli (CSTR) aktive edilmiş aerobik çamur ünitesini tasarlamak için kullanılanlarla aynıdır. İlgili denklemler aşağıda listelenmiştir.

Böyle bir birimin metan üretim hızı, Eşd. (9.90)

Metan üretim hızı, STP'de m ³ / gün

Çamur geri dönüşümü olan bir anaerobik çürütücü, aşağıdaki adımlarla tasarlanabilir:

(i) Anaerobik bir işlem için kinetik parametreler, KS, µ _m, ƴ, b, y ve β deneysel olarak veya yayınlanmış literatürden elde edilmelidir. Bunların sayısal değerleri, atık su / çamurda bulunan kirleticilere (substrat) ve kullanılan mikroplara bağlıdır.

(ii) Arıtılmış atık su substratı konsantrasyonu [S] belirtilirse, ϴ _C (ortalama hücre kalma süresi) Denklem kullanılarak hesaplanabilir. (9.68). Hesaplanan değer ϴ _{C ise} . 3 günden daha az veya 15 günden daha fazla olması durumunda, 3 ila 15 gün arasında uygun bir O değeri varsayılmalıdır. ϴ _C varsayılan değerine karşılık gelir. [S] aynı denklem kullanılarak hesaplanmalıdır Denk. (9.68). [S] 'nin hesaplanan değeri kabul edilebilir bir değer olmalıdır.

(iii) Daha sonra uygun bir [X] (MLVSS) değeri varsayılır ve r (kalma süresi) Denklem kullanılarak hesaplanır. (9.76). Tahmini r ϴ _{C dakikadan} az olmamalıdır. ϴ _c'nin altında olması durumunda _mjn, daha yüksek bir y değeri varsayılmalı ve karşılık gelen [X] değeri tahmin edilmelidir.

(iv) T'nin hesaplanan değerine dayanarak, dijestör hacmi V, Denklem kullanılarak hesaplanacaktır. (9.77).

(v) Eq kullanılarak geri dönüşüm oranının tahmini için. (9.64) Biri [X] _r bilmelidir, çünkü diğer faktörler, yani, τ ve ϴ _C ve [x] zaten değerlendirilmiştir. [X] 'un geri dönüşüm çamurundaki biyokütle konsantrasyonunun değeri, yerleşimci tasarımına ve performansına bağlı olacaktır.

(vi) Böyle bir birimin günlük metan üretimi, Denk. (9.90).

Şekil 9.37, iki kademeli anaerobik çürütücünün geri dönüşümsüz bir taslağını göstermektedir.

Anaerobik bir sindiriciyi geri dönüşümsüz olarak tasarlamak için kullanılacak denklemler, bir CMAL (tamamen karışık aerobik lagünü) tasarlamak için kullanılanlara benzerdir. Denklemler aşağıda listelenmiştir.

Böyle bir üniteden metan üretimi Eşitlik ilişkisini kullanarak tahmin edilebilir. (9.90).

Örnek 9.8: Anaerobik Digester:

20.000 mg / L çözünür BOD'ye ve 15 m3 / saat akış hızına sahip olan bir atık su akışı. çamur geri dönüşümü ile iki aşamalı anaerobik bir sindirici içinde işlenecektir. Laboratuar denemeleri, 18 günlük bir MCRT'nin arıtılmış atık sudaki çözünebilir BOİ değerini 3000 mg / L'ye düşüreceğini ve stabil bir çalışmayla sonuçlanacağını göstermiştir. Gözlenen biyokütle üretimi, 0.1 mg / mg BOD çıkarıldı. Geri dönüşüm çamuru biyokütle konsantrasyonunun 14.000 mg / L, 5.6 kg BOD / m3 günlük ve β = 1.25 mg BOD / mg hücre yükleme hızı varsayımıyla aşağıdakileri belirleyin:

(a) Digester hacmi, (b) Sindiricide hücre konsantrasyonu, (c) Geri dönüşüm oranı, (d) Çamur atık oranı, (e) Yerleştiriciden taşma oranı ve (f) Beklenen metan üretim hızı.

Çözüm:

Sindirim hacmi, yükleme oranı kullanılarak hesaplanır,