Lò phản ứng kỵ khí IC là công nghệ xử lý kỵ khí thế hệ thứ ba có hiệu quả cao. Cốt lõi của nó nằm ở việc đạt được tải trọng thể tích cao, khả năng chống sốc mạnh và dòng nước thải ổn định thông qua hệ thống tuần hoàn bên trong. Nó được sử dụng rộng rãi trong xử lý nước thải hữu cơ có nồng độ-cao từ các ngành công nghiệp như bia, tinh bột, sản xuất giấy và dược phẩm.
Lò phản ứng kỵ khí IC (Tuần hoàn nội) là lò phản ứng kỵ khí-hiệu suất cao-thế hệ thứ ba do công ty PAQUES của Hà Lan phát triển vào giữa-những năm 1980 dựa trên UASB. Nó kết hợp cấu trúc nối tiếp của hai UASB và cơ chế tuần hoàn bên trong tự điều khiển, nâng cao đáng kể hiệu suất truyền khối và khả năng loại bỏ chất hữu cơ, đồng thời có những ưu điểm vượt trội trong xử lý nước thải công nghiệp.
Tổng quan về nguyên tắc cốt lõi
Hoạt động của tháp IC dựa trên cơ chế “tuần hoàn nội bộ”: nước thải đi vào đáy và hòa trộn với bùn dạng hạt, tại đây được phân hủy ở buồng phản ứng thứ nhất để tạo ra lượng lớn khí sinh học; khí sinh học đưa chất lỏng hỗn hợp lên ống đứng đến bộ tách chất lỏng khí-trên cùng, nơi khí được thải ra và chất lỏng quay trở lại đáy qua đường hồi lưu, tạo thành một vòng tuần hoàn nội bộ liên tục. Quá trình này tăng cường chuyển khối và cải thiện hiệu suất phản ứng.
Trong lò phản ứng IC, quá trình tạo và tách khí sinh học diễn ra như sau:
Tạo khí sinh học: Trong buồng phản ứng thứ nhất và thứ hai của lò phản ứng, các vi sinh vật kỵ khí phân hủy chất hữu cơ để tạo ra khí sinh học (chủ yếu là metan và carbon dioxide) và chất lỏng phản ứng. Khi khí sinh học dâng lên, nó sẽ nâng chất lỏng hỗn hợp trong buồng phản ứng đầu tiên lên thiết bị tách khí-lỏng trên cùng của lò phản ứng.
Tách khí-lỏng: Sau khi đi vào thiết bị tách khí-lỏng, khí sinh học, do sự chênh lệch về mật độ giữa khí và lỏng, sẽ di chuyển lên trên, trong khi chất lỏng phản ứng chảy xuống dưới. Bình tách khí-lỏng được thiết kế có nắp thu khí và ống xả khí sinh học. Khí sinh học được tách ra và đi vào thiết bị tách khí-lỏng thông qua ống thu gom khí và cuối cùng được thải ra qua ống xả khí sinh học phía trên.
Chất lỏng hồi lưu: Chất lỏng phản ứng đã tách chảy ra từ đáy của thiết bị tách khí-lỏng và-đi vào phần dưới của lò phản ứng để tham gia vào quá trình phản ứng kỵ khí tiếp theo.
Bảng thông số lò phản ứng kỵ khí IC
|
Kích thước tham số |
Giá trị/Đặc điểm điển hình của lò phản ứng kỵ khí IC |
Tham khảo so sánh (ví dụ UASB) |
|
Tải khối lượng |
15–30 kgCOD/(m³·d), lên tới 35–50 kgCOD/(m³·d) khi tải cao |
UASB thường là 5–10 kgCOD/(m³·d) |
|
Thời gian lưu thủy lực (HRT) |
2–6 giờ (tùy thuộc vào chất lượng nước) |
UASB thường cần 10–24 giờ |
|
COD Tỷ lệ loại bỏ |
75%–80% hoặc hơn (tùy thuộc vào nồng độ nước đầu vào) |
Cao hơn một chút trong điều kiện tương tự nhưng hoạt động ổn định hơn trong UASB |
|
Dòng lưu thông nội bộ |
Tốc độ 2–3 lần dòng chảy vào (đối với nồng độ thấp), lên tới 10–20 lần (đối với nồng độ cao) |
Cần phải tuần hoàn bơm bên ngoài, với mức tiêu thụ năng lượng cao hơn |
|
Vận tốc dòng chảy lên |
Lên tới 16–20 lần so với UASB |
Thấp hơn trong UASB thông thường |
|
Tỷ lệ đường kính-đến{1}}đường kính |
Nói chung là 4–8, có chiều cao lên tới 20m |
Thường ngắn hơn và rộng hơn, chiếm nhiều không gian hơn |
|
Phạm vi kiểm soát pH |
Khuyến nghị 6,5–7,5 cho nước thải |
Sự sai lệch so với phạm vi này ảnh hưởng đến hoạt động của vi khuẩn sinh metan |
|
Nhiệt độ hoạt động |
Ở nhiệt độ môi trường xung quanh (20–25 độ) hoặc nhiệt độ trung bình (35–38 độ) |
Mesophilic là chế độ chính, nhạy cảm với nhiệt độ |
|
Nồng độ bùn |
Rất cao, chủ yếu là bùn dạng hạt, tuần hoàn nội bộ thúc đẩy hình thành |
Giảm nồng độ, dễ bị mất mát |
|
Diện tích sàn |
Chỉ 1/4–1/3 UASB |
Chiếm nhiều không gian hơn |
Kịch bản ứng dụng của lò phản ứng kỵ khí IC
Xử lý nước thải ngành bia, nước giải khát
Bể phản ứng kỵ khí IC có tác dụng tốt trong việc xử lý nước thải sản xuất bia, nước giải khát. Nó có thể xử lý nước thải từ quá trình nghiền và lên men bia. Thông qua hai-buồng phản ứng giai đoạn, nó phân hủy các chất hữu cơ như đường và protein, đạt tỷ lệ loại bỏ COD từ 85% đến 90%. Ngoài ra, khí sinh học thu hồi có thể được sử dụng để sưởi ấm lò hơi, giảm chi phí năng lượng.
Xử lý nước thải trong chế biến tinh bột và sữa
Trong ngành chế biến tinh bột và sữa, lò phản ứng kỵ khí IC có thể xử lý nước thải từ quá trình sản xuất tinh bột ngô và váng sữa (có hàm lượng lactose và protein cao). Bằng cách pha loãng-các chất rắn lơ lửng (SS) có nồng độ cao thông qua tuần hoàn bên trong, nó có thể ngăn chặn sự đóng cặn bùn và có tốc độ tải thể tích lên tới 20-30 kg COD/m³·d.
Xử lý nước thải trong chế biến thịt, rau quả
Bể phản ứng kỵ khí IC cũng thích hợp để xử lý nước thải giết mổ thịt (có chứa dầu mỡ và máu) và ngâm trái cây/rau củ (có nhiều muối). Nó có thể phân hủy hiệu quả các chất hữu cơ phức tạp trong các loại nước thải này, nâng cao hiệu quả xử lý.
Xử lý nước thải ngành sản xuất giấy và bột giấy
Nước thải bột giấy và rượu đen làm giấy có chứa lignin, cellulose và các chất chịu lửa khác, và các phương pháp xử lý truyền thống có hiệu quả thấp. Bể phản ứng kỵ khí IC hoạt động ở nhiệt độ cao (55-65 độ ) nhằm tăng cường phân hủy, giảm COD xuống dưới 500 mg/L sau xử lý. Nước sau xử lý có thể tái sử dụng vào sản xuất.
Xử lý nước thải trong công nghiệp hóa chất
Lò phản ứng kỵ khí IC thích hợp để xử lý nước thải hữu cơ từ ngành công nghiệp hóa chất, chẳng hạn như nước thải chưng cất rượu và nước thải lên men axit citric. Những loại nước thải này chứa hàm lượng chất hữu cơ cao và lò phản ứng kỵ khí IC có thể phân hủy chúng một cách hiệu quả, đáp ứng các tiêu chuẩn xả thải ra môi trường.
Xử lý nước thải mạ điện, nhuộm và nước rỉ rác bãi rác
Đối với nước thải mạ điện, nước nhuộm và nước rỉ rác từ bãi rác, lò phản ứng kỵ khí IC thường áp dụng quy trình kết hợp quá trình nitrat hóa IC + cắt ngắn-, đạt được tỷ lệ loại bỏ nitơ trên 90%. Quá trình kết hợp này có thể loại bỏ hiệu quả nitơ, phốt pho và các chất ô nhiễm khác khỏi nước thải, nâng cao hiệu quả xử lý.
Đặc điểm của lò phản ứng kỵ khí IC
Bể phản ứng kỵ khí IC có nồng độ bùn cao và lượng vi sinh vật lớn. Nó cũng có tính năng lưu thông nội bộ, đảm bảo truyền khối tốt. Tốc độ tải hữu cơ của nước thải có thể cao hơn tới ba lần. Thông thường, tốc độ tải thể tích là 10 đến 18 kg COD/m³/ngày và đối với một số thương hiệu, tốc độ này có thể còn cao hơn.
Tốc độ tải thể tích của lò phản ứng IC gấp khoảng ba lần so với lò phản ứng UASB thông thường và thể tích của nó xấp xỉ 1{0}}so với thể tích của lò phản ứng thông thường. Do đó, nó chiếm ít không gian hơn và rất phù hợp cho các doanh nghiệp công nghiệp và khai thác mỏ có quỹ đất hạn chế.
Lò phản ứng IC có thể tự động pha loãng chất ảnh hưởng thông qua tuần hoàn bên trong, duy trì hiệu quả sự ổn định của nồng độ chất ảnh hưởng trong buồng phản ứng đầu tiên.
Tác động của nhiệt độ đến quá trình phân hủy kỵ khí chủ yếu nằm ở ảnh hưởng của nó đến tốc độ phân hủy. Do số lượng lớn vi sinh vật trong lò phản ứng IC nên ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình phân hủy kỵ khí không còn nổi bật hoặc nghiêm trọng nữa. Nói chung, quá trình phân hủy kỵ khí trong lò phản ứng IC có thể được thực hiện ở nhiệt độ bình thường (20 đến 25 độ), giảm bớt khó khăn trong việc duy trì nhiệt độ phân hủy và tiết kiệm năng lượng.
Quá trình hồi lưu trong các lò phản ứng kỵ khí thông thường đạt được thông qua điều áp bên ngoài, trong khi lò phản ứng IC sử dụng khí sinh học mà nó tạo ra làm lực nâng để đạt được sự tuần hoàn bên trong của chất lỏng hỗn hợp, loại bỏ nhu cầu sử dụng máy bơm để tuần hoàn cưỡng bức và tiết kiệm điện năng tiêu thụ.
Chú phổ biến: lò phản ứng kỵ khí ic, nhà sản xuất, nhà cung cấp, nhà máy lò phản ứng kỵ khí ic Trung Quốc
