Как долго происходит удержание осадка в метантенке: HRT, SRT и расчёт выхода биогаза
Создано 09.09
Как долго длится удержание осадка в метантенке: проектирование HRT, SRT и выхода
Удержание осадка в метантенке обычно составляет 20–30 дней при мезофильном режиме работы при 35–38 °C для типичных муниципальных и промышленных органических отходов. Время удержания — это объёмный показатель: умножьте суточную нагрузку по летучим твёрдым веществам на выбранное гидравлическое время удержания, чтобы получить рабочий объём, затем вычтите пространство, которое незаметно занимают пена, плавающая корка и осевший песок. Планирование выхода газа использует примерно 0,5–0,6 м³ биогаза на килограмм удалённых летучих твёрдых веществ для типичного муниципального осадка. Поддерживайте давление в газовой стороне на уровне нескольких килопаскалей с помощью гибкого покрытия, и корпус метантенка останется простым.
Время удержания — это число, которое определяет, производит ли метантенк газ или производит ил. Слишком короткое — и летучие solids проходят через него частично переваренными, летучие кислоты накапливаются, а pH падает; слишком длинное — и резервуар оказывается увеличенным, капитал расходуется впустую, а установка становится больше, чем оправдывает сырьё. Это также число, которое чаще всего называют без стоящего за ним расчёта, — именно так установки получают реактор, соответствующий эмпирическому правилу, а не потоку отходов. Измерить поток и один раз выполнить арифметический расчёт — это закрепляет объём на весь срок жизни проекта, и от того же расчёта зависит заказ резервуара. Этот расчёт является практическим ответом на вопрос, какова продолжительность удержания ила в метантенке, и он фиксирует показатель удержания на весь срок жизни проекта.
Гидравлическое время удержания и удержание твёрдых частиц — это не одно и то же
Гидравлическое время удержания — это количество дней пребывания жидкости в резервуаре; удержание твёрдых веществ зависит от того, что оседает. HRT — это просто рабочий объём, делённый на суточный расход подачи, и именно эта цифра приводится в большинстве описаний процесса. Но поскольку анаэробные бактерии прикрепляются к твёрдым частицам и перемещаются вместе с ними, эффективное время контакта для биомассы может быть больше гидравлического показателя, особенно там, где в подаваемом сырье значительная доля оседающих веществ остаётся в резервуаре. И наоборот, если слой плавающей корки растёт сверху или песок опускается на дно, эффективный рабочий объём сокращается, и реальное удержание жидкости падает ниже расчётного значения. Поэтому в проектных расчётах следует указывать рабочий объём и запас высоты для пены, корки и песка как отдельные позиции, а не сворачивать их в одну удобную цифру.
Практическая основа планирования, таким образом, такова: определить суточную нагрузку по летучим твёрдым веществам из потока отходов и их общее содержание твёрдых веществ; выбрать время удержания в диапазоне 20–30 суток для мезофильного режима при 35–38 °C; умножить, чтобы получить рабочий объём; затем добавить пространство для слоя плавающей корки, возможной пены и осевшего песка, чтобы газовое пространство и перемешивание оставались эффективными. Там, где нагрузка легко разлагается, более короткое время удержания может быть оправдано; там, где твёрдые вещества трудно гидролизуются, — более длительное. Термофильный режим при 50–55 °C доступен, но требует более высоких затрат на нагрев и более строгих требований к стабильности.
Что даёт удержание для выхода газа
Выход газа — это проверка того, что время удержания было выбрано правильно. Для типичного муниципального осадка закладывайте примерно 0,5–0,6 м³ биогаза на килограмм удалённых летучих solids; для sewage sludge образование метана составляет около 0,3–0,5 м³ CH₄ на килограмм удалённых летучих solids. Умножьте суточную нагрузку по летучим solids на проектное время удержания, чтобы найти рабочий объём, затем умножьте на выход газа, чтобы найти ожидаемую скорость образования газа, и сравните эту скорость с приёмником — двигателем, котлом, факелом или подачей в сеть. Если скорость образования газа не заполняет приёмник, установка переразмерена для своего сырья; если приёмник не может принять газ, у вас проблема со сжиганием в факеле. Время удержания, объём и выход газа — это один расчёт, и их следует представлять вместе в предложении.
Технические характеристики
Параметр | Типичное значение / диапазон | Примечание |
Мезофильная рабочая температура | 35–38 °C | стандартный диапазон мезофильного сбраживания |
Гидравлическое время удержания | 20–30 дней | типично для муниципальных и промышленных органических отходов |
Термофильный вариант | 50–55 °C | повышенный спрос на нагрев и стабильность |
Выход биогаза, муниципальный ил | 0,5–0,6 м³/кг VS удалено | основа планирования расхода газа |
Выход метана, осадок сточных вод | 0,3–0,5 м³ CH₄/кг VS удалено | зависит от разлагаемости |
Рабочий объём | суточная нагрузка по ЛВ × время удержания | затем добавьте пространство для пены, плавающей корки и песка |
Граница газового давления | несколько кПа | гибкое покрытие, атмосферная оболочка |
Защита | предохранительный клапан давления, пламегаситель | защита газовой стороны |
Защита рабочего объёма на протяжении многих лет
Перемешивание, покрытия и граница давления определяют, сохраняется ли удержание. Без достаточного перемешивания на поверхности образуется всплывающий слой шлама, который ползёт к газоотбору, а под выпуском осаждается песок; и то, и другое уменьшает объём, заложенный в проект, поэтому установка незаметно работает с меньшим временем удержания, чем предусмотрено. Перемешивание путём рециркуляции биогаза или механическим способом должно быть рассчитано так, чтобы поддерживать всю массу в взвешенном состоянии, а подача должна распределяться по поперечному сечению, а не вливаться в одну точку. Сам газ удерживается гибким покрытием при давлении всего в несколько килопаскалей, поэтому корпус никогда не является сосудом под давлением; предохранительный клапан и пламегаситель защищают границу, а крепление покрытия к корпусу — это деталь, которая решает, останется ли газ внутри.
Пример проекта
Проект | Местоположение | Продукт | Объём | Область применения |
Секция анаэробной обработки сточных вод производства бобовых продуктов | Хэбэй, Китай | Метатенк GFS + крышка | секция анаэробного процесса | поставка + интеграция процесса |
Серия сточных вод пивоварения | Сычуань, Китай | Резервуар GFS | 14 655 м³ | поставка + помощь в монтаже |
Серия промышленных сточных вод | Синьцзян, Китай | Резервуар GFS | 30 469 м³ в 27 резервуарах | поставка + надзор за монтажом |
Серия муниципальных сточных вод | Сычуань, Китай | Резервуар GFS | 17 420 м³ в 10 резервуарах | поставка + поддержка ввода в эксплуатацию |
Инженерные возможности Center Enamel
Center Enamel (Shijiazhuang Zhengzhong Technology Co., Ltd) занимается проектированием и изготовлением сборных резервуаров с 2008 года. Будучи первым в Китае производителем резервуаров из стеклоэмалированной стали (GFS), компания владеет почти 200 патентами, связанными с эмалью, выпускает примерно 300 000 стальных пластин с эмалевым покрытием в год, реализовала более 30 000 установленных проектов и поставляет свои резервуары более чем в 100 стран. Новая производственная база площадью 150 000 м² была добавлена для увеличения производственных мощностей, а единичные резервуары поставляются объёмом до 60 000 м³. Производство осуществляется в соответствии с ISO 9001 и ISO 45001, сертификация продукции включает NSF/ANSI 61, WRAS, FDA, LFGB, CE (EN 1090), ISO 28765, FM, BSCI и EUROCODE, а проектирование выполняется с учётом AWWA D103-09, AWWA C550 и NFPA там, где этого требует применение.
Для анаэробного сбраживания это охватывает корпус метантенка, рассчитанный по времени удержания, интеграцию газонепроницаемой мембранной крыши с границей давления в килопаскалях и её защиту, а также перемешивание и распределение подачи, которые поддерживают рабочий объём на протяжении многих лет.
Часто задаваемые вопросы
В1: Какое время удержания мне планировать?
О1: Около 20–30 дней для мезофильного режима при 35–38 °C на типичных муниципальных и промышленных органических отходах. Легко разлагаемые нагрузки могут оправдывать меньшее время, сложные твёрдые вещества — большее, и ни то, ни другое не следует решать без данных о нагрузке по летучим твёрдым веществам перед вами.
В2: Совпадает ли ВГП со временем пребывания твёрдых частиц?
О2: Нет. ВГП — это время пребывания жидкости, определяемое как рабочий объём, делённый на суточный расход. Твёрдые частицы и прикреплённые бактерии могут оставаться дольше, но любая плавающая корка сверху или песок снизу уменьшают рабочий объём и сокращают реальное время контакта.
В3: Как рассчитывается объём метантенка?
О3: Суточная нагрузка по летучим твёрдым веществам, умноженная на выбранное время удержания, плюс свободное пространство для пены, плавающей корки и осевшего песка. Расход определяет только размеры труб и насосов, и эти два понятия часто путают.
В4: Какой выход газа следует использовать для прогноза?
A4: Примерно 0,5–0,6 м³ биогаза на килограмм удалённых летучих solids для типичного муниципального осадка, и около 0,3–0,5 м³ метана на килограмм удалённых летучих solids для sewage sludge. Для первого прогноза используйте консервативное значение.
Q5: Влияет ли покрытие на удержание?
A5: Косвенно, но важно. Газонепроницаемое гибкое покрытие удерживает газовое пространство при нескольких килопаскалях без создания давления в оболочке, а слой scum, достигающий газоотбора, уменьшает эффективный объём, что сокращает реальное время удержания.
Q6: Когда термофильный режим оправдан?
A6: Когда требования к процессу или обеззараживанию оправдывают более высокую тепловую нагрузку и повышенные требования к стабильности. Это увеличивает потребность в нагреве и чувствительность к ударным нагрузкам, а не просто повышает выход газа.
Вопрос 7: Что проверяется в течение тридцати лет?
Ответ 7: Состояние покровной мембраны и анкеровки, момент затяжки болтов после первого заполнения и после первого года, глубина слоя плавающей корки и эффективность перемешивания, устройства отбора и сброса газа, а также визуальный осмотр внутренней эмалевой поверхности при каждой остановке.
Удержание осадка — это расчёт, который связывает отходы с резервуаром: суточная нагрузка по летучим твёрдым веществам, удержание в диапазоне 20–30 суток для мезофильного режима при 35–38 °C, рабочий объём, допускающий образование пены, плавающей корки и осевшего песка, и выход газа примерно 0,5–0,6 м³ на килограмм удалённых летучих твёрдых веществ для подтверждения результата. Защитите этот объём перемешиванием и распределением подачи, поддерживайте давление газа в несколько килопаскалей с помощью гибкого покрытия — и метантенк будет работать так, как задумано, на протяжении всего срока службы. Там, где контракт на сырьё это позволяет, установите один резервуар и добавьте параллельный метантенк по мере роста потока. Пришлите анализ отходов и целевой выход газа — и удержание с объёмом будут рассчитаны.
Связаться с инженером
Отправьте поток отходов с указанием тоннажа, общего содержания сухих и летучих твёрдых веществ, схемы подачи, целевого выхода газа или замещения энергии, предпочтения мезофильного или термофильного режима, климата и участка площадки, а также конечного использования газа. Инженерная команда вернёт рекомендацию по времени удержания с расчётом объёма, допуском на плавающую корку и песок, предложением по границам покрытия и давления с организацией защиты, схемой перемешивания и распределения подачи, основой расчёта выхода для планирования и поэтапным планом поставки. Там, где другой материал оболочки лучше подходит для процесса, этот вариант указывается рядом с обоснованием.
WhatsApp