가수 분해 산성화 탱크 공정에 대한 자세한 설명

1. 배경
산업화의 속도가 가속화되고 도시 인구의 급속한 성장으로 인해 사회의 수자원 수요가 증가하고 있으며 폐수 배출도 지속적으로 상승 추세에 있습니다. 유기 오염 물질을 함유 한 다량의 폐수가 치료없이 천연 수역으로 직접 배출되면 강, 호수 및 지하수의 심각한 오염으로 이어질 수 있으며, 부영양화 및 수생 생활의 사망과 같은 일련의 환경 문제가 발생할 수 있습니다. 활성 슬러지 및 접촉 산화와 같은 전통적인 폐수 처리 방법은 주로 호기성 처리에 기초합니다. 이러한 과정은 낮은 - 농도, 생분해 성 폐수를 제거하는 데 효과적이지만, 높은 에너지 소비, 치료 난이도 및 불안한 효율성과 같은 생분해 성이 좋지 않은 높은 - 농도 유기 폐수 및 산업 폐수에 점점 더 취약 해졌습니다.

이러한 배경에서 연구원들은 더 많은 비용 - 효과적이고 효율적인 전처리 프로세스를 찾기 시작했습니다. 가수 분해 산성화 탱크는 전통적인 공정의 단점을 해결하기 위해 제안되었다. 그것의 기본 개념은 혐기성 미생물 및 가수 분해 및 산성 생성 박테리아의 대사 기능을 사용하여 순식간 거대 분자를 가용성 소분자로 점차적으로 분해하며, 이는 후속 생물학적 단위에 의해 쉽게 분해되는 휘발성 지방산과 같은 물질로 전환됩니다. 이는 폐수의 생분해 성을 향상시키고 후속 호기성 또는 혐기성 시스템의 하중을 크게 감소시키고 전체 처리 과정을보다 안정적이고 신뢰할 수있게합니다.

2. 폐수 처리에서의 역할
현대적인 폐수 처리 시스템에서, 가수 분해 및 산성화 탱크는 종종 주요 사전 - 또는 중간 단계 역할을합니다. 예를 들어, AB 공정에서 A 단계는 주로 가수 분해 및 산성화를 수행하여 거대 분자를 소분자로 변환합니다. UASB 반응기의 상류로 가수 분해 및 산성화 탱크를 설치하면 유입수의 특성을 효과적으로 개선하여 후속 혐기성 소화의 효율을 크게 증가시킬 수 있습니다. 식품, 제지 및 제약과 같은 산업에 대한 폐수 처리에서, 가수 분해 및 산성화 탱크는 종종 연결 장치 역할을하여 후속 고급 처리를위한 길을 열어줍니다. 가수 분해 및 산성화 탱크는 폐수 처리에서 "전처리 장치"일뿐 만 아니라 전체 시스템의 안정적이고 효율적인 작동을 결정하는 "버퍼링 및 변환 코어"라고 말할 수 있습니다.

3. 연구 및 응용 상태
가수 분해 및 산성화 기술은 비교적 일찍 개발되었습니다. 1970 년대에 혐기성 소화 과정의 광범위한 채택으로 과학자들은 혐기성 소화 전에 가수 분해 및 산성화 단계를 추가하면 전반적인 시스템 효율성을 효과적으로 개선하여 실제 적용으로 이어질 수 있음을 점차 깨달았습니다. 유럽과 미국의 국가들은 도시 하수 처리장과 일부 산업 폐수 처리 공정에서 가수 분해 및 산성화 공정을 널리 배치하여 광범위한 운영 경험을 축적했습니다.

1980 년대 이래로 수입 기술과 독립적 인 연구의 조합을 통해 가수 분해 및 산성화 기술이 점차 성숙해 왔습니다. 현재, 그것은 대형 - 규모의 시립 하수 처리장뿐만 아니라 제약, 식품 가공, 인쇄 및 염색, 가죽 및 양식업에서 폐수 처리에서도 널리 사용됩니다. 최근에는 환경 표준이 높아지고 에너지 압력이 증가함에 따라 가수 분해 및 산성화 기술의 개발은 탱크 최적화, 미생물 커뮤니티 최적화 및 기타 새로운 프로세스와의 통합에 중점을 두어 광범위한 응용 전망을 보여줍니다.

1. 가수 분해 공정
가수 분해는 가수 분해 및 산성화 탱크의 첫 단계입니다. 폐수는 종종 많은 양의 불용성이거나 가용성이 낮은 높이 - 분자 - 단백질, 지방, 전분, 셀룰로오스 및 리그닌과 같은 체중 유기물을 포함합니다. 이러한 거대 분자는 호기성 또는 혐기성 미생물에 의해 직접적으로 사용되거나, 심지어 분해하기 어려워서 비효율적 인 치료를 초래한다. 가수 분해 박테리아는 세포 외 효소를 분비하여 이러한 거대 분자를 더 작은 용해성 물질로 점차 분해합니다. 예를 들어, 프로테아제는 단백질을 펩티드와 아미노산으로 분해하고, 리파제는 트리글리세리드를 글리세롤 및 지방산으로 분해하고, 아밀라제는 다당류를 포도당과 말토 토스로 분해한다. 이 작은 분자는 더 용해성 일뿐 만 아니라 다른 미생물에 더 쉽게 이용 가능하며, 이후의 산성화 단계의 기초를 놓았습니다.

2. 산성화 과정
산성화는 가수 분해 후 핵심 단계입니다. 이 단계에서, 산 -는 복잡한 대사 경로를 통해 가수 분해 단계 동안 형성된 소분자를 증식하고 이용하여 다양한 휘발성 지방산 (VFA), 예를 들어 아세트산, 프로피온산 및 부티르산을 생성합니다. 또한 소량의 알코올, 수소 및 이산화탄소를 생산합니다. 이 과정은 폐수에서 내화 물질의 비율을 감소시킬뿐만 아니라 생분해 성을 크게 향상시킵니다. 휘발성 지방산은 많은 혐기성 메탄 겐 및 호기성 미생물에 대한 우수한 기질이며, 빠르게 활용 될 수 있으므로 후속 공정의 안정적이고 효율적인 작동을 보장합니다.

3. 미생물 공동체
가수 분해 - 산성화 과정은 다양한 미생물, 주로 가수 분해 박테리아, 산성 박테리아 및 일부 기능성 혐기성을 포함합니다. 가수 분해 박테리아는 큰 분자를 분해하는 반면, 산성 생성 박테리아는 이들을 더 발효시켜 소분자를 생성합니다. 이 두 사람은 서로를 보완하고 가수 분해 - 산성화 과정의 핵심 추진력을 형성합니다. 연구에 따르면 가수 분해 - 산성화 탱크의 미생물 커뮤니티는 매우 다양합니다. 이 다양성은 탱크가 다양한 유기물 유형을 동시에 처리하여 전반적인 효율성을 향상시킬 수 있도록합니다.

4. 후속 치료에 미치는 영향
가수 분해의 휘발성 지방산 - 산성화 생성물은 후속 처리에 큰 의미가 있습니다. 첫째, VFA는 메탄 겐의 직접적인 기질이며 혐기성 소화의 가스 생산 효율을 크게 향상시킬 수있다. 둘째, VFA의 존재는 폐수의 BODI/CODCR 비율을 상당히 증가시켜 혐기성, 무산소 및 호기성 공정의 처리 성능을 향상시킨다. 따라서, 가수 분해 및 산성화는 독립적 인 과정 일뿐 만 아니라 혐기성 및 호기성 처리를 연결하여 전체 처리 체인을 최적화하는 중요한 링크입니다.

1. 기능적 특성
가수 분해 및 산성화 탱크의 기능은 "분해, 변형 및 버퍼링"으로 요약 될 수 있습니다. 먼저, 재 계산 거대 분자를 작은 분자로 분해하여 유기물을 분해 할 수 있습니다. 둘째, 산 생산을 통해 물질의 형태를 변형시켜 생분해 성을 향상시킵니다. 마지막으로, 전체 폐수 처리 시스템 내에서 조절기 및 완충액으로 작용하여 후속 처리 장치의 압력을 효과적으로 감소시킨다.

2. 프로세스 특성
가수 분해 및 산성화 탱크는 비교적 유연한 조건에서 작동하며, 에너지 - 집중 통기 시스템이 필요하지 않으며 혐기성 환경 만 필요합니다. 이로 인해 기존의 호기성 공정보다 에너지 소비가 크게 낮아집니다. 또한 관리 요구 사항은 비교적 간단합니다. 운영자는 유입수의 품질과 부피 만 제어하고 적절한 온도와 pH를 유지하면됩니다. 강한 적응성 및 내성을 보유한 탱크 내의 풍부한 미생물 군집으로 인해 가수 분해 및 산성화 탱크는 수질 변동 및 하중 충격에 매우 저항력이 있습니다.

3. 제한
가수 분해 및 산성화 탱크는 여러 가지 장점을 제공하지만 몇 가지 한계도 있습니다. 첫째, 가수 분해 및 산성화 탱크 만 사용하는 것은 폐수 표준을 달성하기가 어렵고 일반적으로 다른 프로세스와의 통합이 필요합니다. 둘째, 가수 분해 및 산성화 공정은 온도 -에 민감하며, 특히 미생물 활성이 크게 감소하여 치료 효율이 감소하는 저온에서 민감합니다. 또한, 가수 분해 및 산성화 탱크는 일반적으로 긴 유압 유지 시간 (HRT)을 필요로하며 비교적 넓은 영역을 차지하며, 이는 토지에서 제약이 될 수 있습니다 (- 제한된 영역. 마지막으로, 혐기성 대사는 악취 가스를 생성 할 수 있기 때문에 설계 및 작동 중에 밀봉 및 탈취 조치를 고려해야합니다.

1. 구조
폐수 특성 및 처리 요구 사항에 따라 가수 분해 및 산성화 탱크에는 다양한 구조적 유형이 있습니다.

플러그 - 흐름 가수 분해 및 산성화 탱크 : 폐수가 한쪽 끝에 들어가 탱크 본체를 점차 밀어냅니다. HRT가 증가함에 따라 가수 분해 및 산성화 공정이 점차 완료됩니다. 이 유형의 탱크는 구조가 간단하고 관리하기 쉽지만 짧은 - 회로의 위험을 나타낼 수 있습니다.

당황한 유량 반응기 (ABR) : 다수의 구획은 탱크 내에서 설계되어 폐수가 섹션에서 흐를 수 있으며 각 섹션은 독립적 인 가수 분해 및 산성화 반응을 겪을 수 있습니다. 이것은 폐수와 미생물 사이의 접촉 시간을 연장 할뿐만 아니라 전반적인 효율을 향상시킵니다.

충전 된 바이오 필름 반응기 : 많은 양의 충전제가 탱크 내에 배치되어 미생물이 부착되고 성장할 수 있습니다. 충전제는 특이 적 표면적을 증가시켜 바이오 매스를 상당히 증가시키고 배지 - 및 높은 - 농도 폐수를 처리하는 데 적합합니다.

2. 탱크 설계 키 포인트
가수 분해 및 산성화 탱크를 설계 할 때 다음과 같은 주요 고려 사항을 고려해야합니다.

유압 유지 시간 (HRT) : 일반적으로 6-12 시간이지만 - 농도 폐수에 더 긴 시간이 필요할 수 있습니다.

체적 부하 : 시스템 안정성을 보장하기 위해 일반적으로 1-3kg CODCR/(M³ · D) 범위 내에서 제어됩니다.

물 분포 시스템 : 짧은 - 회로 및 데드 스팟을 피하기 위해 들어오는 물의 균일 한 분포를 보장합니다.

교반 및 혼합 : 일부 설계에는 퇴적물 축적을 방지하고 미생물과 기질 사이의 접촉 효율을 향상시키기 위해 교반 장치 또는 재순환 시스템이 통합되어 있습니다.

3. 미생물 및 필러
가수 분해 및 산성화 탱크의 미생물은 주로 부착에 의해 성장하는 경향이 있으므로 필러의 선택을 중요하게 만듭니다. 일반적인 필러에는 벌집 경사 튜브와 탄성 3 - 치수 필러가 포함됩니다. 이 충전제는 넓은 표면적을 가지므로 미생물에 안정적인 부착 환경을 제공하여 탱크 내 바이오 매스가 증가합니다. 또한 물 난기류를 증가시켜 질량 전달을 촉진합니다. 탱크 내의 슬러지는 일반적으로 응집 또는 세분화 슬러지로 구성되어 있으며, 이는 퇴적 및 고체 - 액체 분리를 용이하게한다. 미생물 커뮤니티 구조의 다양성은 시스템이 여러 오염 물질을 동시에 처리하여 전반적인 안정성을 향상시킬 수 있도록합니다.

1. 장점
개선 된 생분해 성 : BOD₅/CODCR 비율이 크게 개선되어 후속 공정에 유리한 조건이 생깁니다.

충격 하중 저항 : 수질 또는 수량의 상당한 변동을 효과적으로 완화시킵니다.

낮은 슬러지 생산 : 호기성 시스템과 비교하여 혐기성 시스템은 초과 슬러지를 생성하여 슬러지 처리 압력을 줄입니다.

2. 단점

이 방법 만 사용하여 폐수 표준을 충족하기가 어렵습니다. 일반적으로 다른 프로세스와의 통합이 필요합니다.

온도 제한 : 겨울 온도가 낮은 치료 효과는 감소합니다.

대규모 발자국 : 높은 토지 자원 요구 사항.

냄새 생성 : 환기 및 탈취 조치가이를 통제하려면 필요합니다.

1. 높음 - 농도 유기 폐수
식품 가공, 도축, 양식, 제약, 가죽 및 제지와 같은 산업의 폐수는 종종 유기물 농도가 높습니다. 호기성 탱크에 직접 공급하면 심각한 과부하가 발생하고 에너지 소비가 증가합니다. 이러한 경우, 가수 분해 및 산성화 탱크를 설치하여 초기에 CODCR 농도를 줄이고 생분해 성을 향상시키는 것은 전반적인 시스템 성능을 크게 향상시킬 수 있습니다.

2. 생분해 성이 좋지 않은 폐수
인쇄 및 염색, 제약 및 화학 산업의 폐수는 종종 2.5를 초과하는 CODCR/BOD태 비율을 가지며 생분해 성이 좋지 않습니다. 호기성 탱크에 직접 공급하면 차선책이 제거되고 높은 작동 에너지 소비가 발생합니다. 가수 분해 및 산성화 처리는 생분해 성을 크게 향상시켜 호기성 단위를보다 경제적이고 효율적으로 만듭니다.

3. 수질 및 수량이 크게 변동하는 상황
일부 산업 기업은 고르지 않은 폐수 배출을 경험하며, 수질은 종종 생산 공정의 변화에 ​​따라 변동합니다. 가수 분해 및 산성화 탱크는 유입수 품질 및 양을 안정화시켜 후속 시스템이 충격을 경험하지 못하면 효율을 줄이거 나 붕괴로 이어질 수 있습니다.

4. 특정 프로세스와 결합
AB 공정에서는 가수 분해 및 산성화 탱크가 필수적입니다. UASB 및 IC와 같은 혐기성 반응기 전에 가수 분해 및 산성화 탱크를 설치하면 혐기성 시스템의 가스 생산 효율 및 안정성을 크게 향상시킬 수 있습니다. 호기성 처리 또는 진행성 산화 전에 가수 분해 및 산성화 단계를 추가하면 후속 반응에 더 나은 조건이 생성됩니다.

5. 전반적인 충격 저항을 개선해야 할 필요성
시립 폐수 처리장과 산업 단지의 중앙 처리 시스템은 종종 갑작스런 오염 또는 급격한 수량 증가를 경험합니다. 전반적인 충격 저항을 개선하기 위해, 가수 분해 및 산성화 탱크는 종종 시스템 불안정성을 방지하기 위해 공정 흐름에 추가됩니다.

1. 시립 폐수 처리장
대형 도시 폐수 처리장은 AB 공정을 사용하며 섹션 A는 가수 분해 및 산성화 탱크입니다. 운영 결과는 섹션 A가 유입수에서 COD₂CR의 약 30%를 제거 할뿐만 아니라 폐수의 생분해 성을 크게 향상 시킨다는 것을 보여줍니다. 섹션 B의 호기성 처리는 폐수가 일관되게 표준을 충족시키면서 더 많은 안정성을 제공하여 시립 폐수 처리에서 가수 분해 및 산성화 탱크의 대체 할 수없는 역할을 보여줍니다.

2. 식품 산업 폐수
유제품 공장에서, 폐수는 6000 mg/L의 CODACCR 농도를 가졌으며 상당한 양의 단백질과 지방을 함유 하였다. 폐수를 호기성 시스템에 직접 공급하면 과도한 산소 수요와 높은 에너지 소비가 발생했을 것입니다. 가수 분해 및 산성화 탱크에서 전처리 후, COD₂CR은 3000 mg/L로 감소되었고, BOD₅/COD₂CR 비율은 0.28에서 0.5로 증가 하였다. 그 후, 유출 물은 호기성 처리 장치에 들어가서 국가 배출 기준을 지속적으로 충족시켰다.

3. 제약 폐수
제약 폐수는 복잡한 구성을 가지고 있으며, 종종 재생 유기물과 낮은 bod₅/cod₅ 비율을 포함합니다. 가수 분해 및 산성화 탱크에서 처리 한 후, COD태 제거 속도는 20-40%에 도달하여 생분해 성이 크게 향상되었습니다. 접촉 산화 공정을 사용한 후속 처리는 허용 가능한 한계 내에서 폐수 COD₅ 및 암모니아 질소 수준을 안정화시켜 제약 폐수 처리에서 가수 분해 및 산성화 탱크의 중요한 역할을 보여줍니다.