ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Реакторы с расширяющимся и псевдоожиженным слоем из "Экологическая биотехнология" Не существует четкого различия между расширяющимся и псевдоожиженным слоем. Согласно популярному определению расширяющийся слой выше неподвижного слоя на 10—20%, а псевдоожиженный — на 30—100 % [41]. Обе системы подобны, и их свойства будут обсуждаться вместе. Они имеют следующие преимущества перед другими реакторами, работающими с высокой нагрузкой. [c.77] Основные недостатки использования реакторов с расширяющимся и псевдоожиженным слоем во-первых, они требуют большого инженерного обеспечения и, во-вторых, необходима дополнительная энергия для образования псевдоожиженного слоя. [c.78] Хотя конфигурация реактора не имеет решающего значения, при оптимальном использовании псевдоожиженного слоя возможна экономия на размерах установки кроме того, преимущества связаны со снижением турбулентности и более эффективным прикреплением биомассы к насадке. Основные критерии при проектировании этих систем система ввода, создающая равномерное распределение потока и, следовательно, ровный псевдоожиженный слой в реакторе объем рециркуляции и конфигурация рециркуляционного контура время пребывания жидкости температура в реакторе выбор насадки. [c.78] Чтобы создать значительную потерю напора для успешного ожижения слоя насадки, используются узкие подводящие патрубки или пористая керамика. Эти способы применимы для стоков, содержащих растворимые загрязнения, но следует соблюдать осторожность, так как в большей части промышленных и коммунальных сточных вод, кроме того, присутствуют взвешенные частицы, поэтому необходимо практическое равновесие между размером отверстий и потерей напора. Недопустимо попадание частиц насадки в подводящую систему, поскольку только достаточное количество вводных отверстий обеспечивает равномерность псевдоожиженного слоя без мертвых точек . Перемешивание в этих системах изучалось с точки зрения распределения частиц биомассы и природы потока жидкости в реакторе. Склонность потока жидкости разворачиваться и перемешиваться во время его движения в реакторе называется диспергированием. Граничными случаями диспергирования являются, с одной стороны, реактор полного смешения, в котором диспергирование очень велико благодаря длительному времени пребывания жидкости и высокой скорости рециркуляции, и, с другой стороны, реактор идеального вытеснения, в котором диспергирование мало и поток линеен. [c.79] Обычно первые трудности, с которыми сталкиваются при пуске в эксплуатацию новой установки, относятся к механической и электрической части и здесь подробно обсуждаться не будут. Такие проблемы, часто связанные с недостатками проекта, могут включать непредвиденные или измененные параметры или могут возникать из-за плохого взаимопонимания между проектировщиками и поставщиками оборудования. Например, установлены насосы, не приспособленные к непрерывному изменению расхода, как это предусматривалось проектировщиком, или эти насосы нагреваются больше, чем предполагалось. Следующая сложность заключается в том, что большая часть реак-. торов с псевдооожиженным слоем проектируется для стационарной эксплуатации при проектных нагрузках. В момент запуска установка должна работать с производительностью, составляющей малую часть от проектной, В начальный период параметры процесса могут значительно меняться. Например, биомасса еще не успела покрыть песчинки в псевдоожиженном слое, и, следовательно, плотность его частиц много больше проектной, что в свою очередь требует значительно большей скорости входного потока, чем при стационарной работе реактора. [c.86] Весьма вероятно, что инженеры, которым будет поручено наладить работу нового реактора с расширяющимся или псевдоожиженным слоем, не имеют опыта в обращении с процессами этого типа. Даже опыт эксплуатации сбраживателей коммунальных стоков не может принести большой пользы, так как процессы с большой нагрузкой требуют гораздо лучшего инженерного обеспечения и существенно более тщательного контроля. Часто невозможно найти подходящего специалиста, который бы обучал операторов и наблюдал за их работой, и это значит, что начало процесса будет протекать в неблагоприятных условиях и оставляет мало шансов на запуск процесса в течение разумного времени. [c.86] После того как в системе образовалось соответствующее количество биомассы и она достигла проектной нагрузки, наиболее вероятные нарушения ее работы могут быть вызваны либо попаданием токсина, либо сильными колебаниями нагрузки. Последнего можно избежать с помощью соответствующего управления процессом или предобработки, однако не всегда удается обеспечить соответствующее количество субстрата в реакторе. Часто это связано со степенью подготовленности операторов, но еще чаще поступление сточных вод прерывается из-за перебоев на том предприятии, которое поставляет стоки. [c.87] В ряде исследований на лабораторных и пилотных анаэробных установках с псевдоожиженным слоем были достигнуты большие объемные нагрузки. Псевдоожиженный слой объемом 0,646 м был использован для очистки стоков пивоваренного производства. Установка для очистки работала под нагрузкой по БПК 10 кг/(м -сут) при концентрации БПК 30 000— 40 000 мг/л. На этой установке степень очистки по БПК постоянно составляла свыше 90 % и вырабатывался биогаз, который содержал примерно 65 % метана. Информация о промышленных установках такого типа менее доступна. В Сиднее (Австралия) построено две таких больших установки. Псевдоожиженный слой объемом 80 м , работая под нагрузкой по БПК 7,5 кг/(м -сут), очищает стоки хлебозавода с концентрацией БПК 1000—5000 мг/л. Установка объемом 37 м работающая с аналогичной общей нагрузкой, очищает стоки производства кукурузных хлопьев с входной концентрацией БПК более 2000 мг/л. В обоих случаях установки спроектированы на снижение концентрации БПК и взвешенных твердых частиц ниже 600 мг/л в каждой, что удовлетворяет стандартам очистки сточных вод. [c.88] Анаэробные процессы очистки сточных вод не получили еще широкого применения, несмотря на ряд очевидных преимуществ перед аэробными биологическими и химическими процессами. Главное преимущество заключается в высокой степени превращения углерода органических веществ, содержащихся во входном потоке, в метан и диоксид углерода. Это уменьшение количества углерода сопровождается уменьшением энергии, которую бактериальная популяция тратит на образование биомассы, и, следовательно, количество удаляемого избыточного ила меньше, чем в аэробном процессе биоочистки. Кроме того, попутно образуется биогаз, представляющий собой весьма ценное топливо. [c.89] Хотя анаэробные реакторы, такие как септиктенки и сбраживатели для коммунальных стоков, широко использовались на протяжении многих лет, чаще всего применяется прямая очистка сточных вод. Интерес к анаэробной очистке возрос из-за более строгих требований к предварительной очистке промышленных сточных вод перед их сбросом в канализацию, необходимости снижения энергетических затрат на очистку, особенно на очистку сильно загрязненных стоков, и непригодности альтернативных способов очистки для некоторых типов сточных вод. [c.89] Последние работы, обеспечивающие лучшее понимание биохимии и микробиологии анаэробных процессов, создали основу эксплуатации и управления реакторами, а инженерные усовершенствования распределительных систем и устройств для контроля и управления обеспечили повышение их надежности. В настоящее время выполнено значительное число исследований на лабораторных и пилотных установках, но относительно мало исследований по эксплуатации промышленных установок, причем часть из них проведена для старых процессов. [c.89] Интересно привести следующую цитату почти столетней давности, относящуюся к очистке сточных вод ...ни одна система не сможет иметь универсального применения, и в специальных случаях всегда потребуются специальные способы очистки, хотя прогресс, достигнутый за последние несколько лет в области биологической очистки, указывает на то, что в этом направлении будет найдено окончательное решение этой мучительной проблемы (Мооге, 1898 г). [c.89] Эти слова уместно процитировать по отношению к анаэробным системам, и, хотя они были написаны в прошлом веке, по-прежнему справедлива та основная мысль, что для оптимизации процессов очистки необходимо сочетание научных и инженерных знаний. [c.89] Вернуться к основной статье