โครงการการบํารุงรักษาน้ําล้างที่เก็บขยะ

• ความท้าทายน้ำชะขยะ:น้ำชะขยะจากหลุมฝังกลบเป็นน้ำเสียที่มีความเป็นพิษสูง แปรผันได้ ซึ่งอุดมด้วยโลหะหนัก กรดอินทรีย์ และความต้องการออกซิเจนทางเคมี (COD) ที่รุนแรง โดยต้องมีการปรับสภาพทางชีวภาพและกายภาพขั้นสูง

• การย่อยแบบไม่ใช้ออกซิเจน (AD):ทำหน้าที่เป็นขั้นตอนทางชีวภาพที่เหมาะสมที่สุด โดยสลายสารอินทรีย์เชิงซ้อนให้เป็นมีเทน (CH4) และคาร์บอนไดออกไซด์ (คาร์บอนไดออกไซด์) ด้วยการใช้พลังงานต่ำและให้ผลผลิตตะกอนน้อยที่สุด

• เทคโนโลยีเครื่องปฏิกรณ์:ผ้าห่มตะกอนไร้อากาศแบบไหลขึ้น (UASB) และเครื่องปฏิกรณ์ถังกวนแบบต่อเนื่อง (CSTR) ที่สร้างด้วยแผง Glass-Fused-to-Steel (GFS) ที่มีความยืดหยุ่นสูง มอบโซลูชันคอนเทนเนอร์ที่ทนต่อการกัดกร่อนในอุดมคติ

• การกู้คืนทรัพยากร:ระบบ AD ที่มีประสิทธิภาพเปลี่ยนความรับผิดต่อสิ่งแวดล้อมที่เป็นอันตรายให้เป็นสินทรัพย์พลังงานสะอาดผ่านการกักเก็บก๊าซชีวภาพ ซึ่งชดเชยต้นทุนการดำเนินงานของโรงงาน

น้ำชะขยะจากหลุมฝังกลบซึ่งเป็นของเหลวที่มีมลพิษสูงซึ่งซึมผ่านแหล่งสะสมของขยะมูลฝอย (MSW) ของชุมชน ก่อให้เกิดภัยคุกคามร้ายแรงต่อดินโดยรอบ น้ำใต้ดิน และระบบนิเวศในท้องถิ่น ประกอบด้วยส่วนผสมที่ซับซ้อนของอินทรียวัตถุที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพและทนไฟ เกลืออนินทรีย์ โลหะหนัก และแอมโมเนีย-ไนโตรเจนที่มีความเข้มข้นสูง ($NH_4^+-เอ็น$).

เนื่องจากมีความเข้มข้นของสารเคมีสูง การรักษาทางกายภาพหรือแอโรบิกเพียงอย่างเดียวจึงมักไม่สามารถทำได้ในเชิงเศรษฐกิจการย่อยแบบไม่ใช้ออกซิเจน (AD)ให้ขั้นตอนทางชีวภาพที่มีประสิทธิภาพสูงและคุ้มค่า

ด้วยการดำเนินงานในสภาพแวดล้อมที่ไม่มีออกซิเจน กลุ่มสมาคมแอนแอโรบิกเฉพาะทาง (รวมถึงแอซิโตเจน อะซิโตเจน และเมทาโนเจน) จะเผาผลาญสารอินทรีย์ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพที่มีความเข้มข้นสูง กระบวนการนี้ช่วยลดซีโอดีได้อย่างมากในขณะที่ผลิตก๊าซชีวภาพอันมีค่า

การออกแบบเครื่องย่อยแบบไม่ใช้ออกซิเจนสำหรับน้ำชะขยะจากหลุมฝังกลบจำเป็นต้องมีการควบคุมพารามิเตอร์ด้านสิ่งแวดล้อมและการปฏิบัติงานอย่างแม่นยำ ประสิทธิภาพการย่อยสลายทางชีวภาพมีความไวสูงต่อความผันผวนขององค์ประกอบของสิ่งปนเปื้อน

อัตราการโหลดอินทรีย์จะกำหนดความสามารถในการป้อนทางชีวภาพของระบบไร้ออกซิเจน มันถูกกำหนดทางคณิตศาสตร์เป็น:

ที่ไหน:

• $\ข้อความ{OLR}$คืออัตราการโหลดทั่วไปที่แสดงเป็น$\text{kg COD}/(\text{m}^3 \cdot \text{day})$.

• $\text{COD__{\text{in}}$คือความต้องการออกซิเจนทางเคมีของน้ำชะขยะที่มีอิทธิพล ($\ข้อความ{กก./ม.}^3$).

• $คิว$คืออัตราการไหลตามปริมาตรรายวัน ($\text{m}^3/\text{วัน}$).

• $V_R$คือปริมาตรของเหลวแอคทีฟของเครื่องปฏิกรณ์แบบไม่ใช้ออกซิเจน ($\ข้อความ{m}^3$).

การใช้ OLR ที่เหมาะสมเกินมาตรฐานสามารถนำไปสู่ ​​"การเกิดกรดในเครื่องปฏิกรณ์" ซึ่งการผลิตกรดไขมันระเหย (VFA) แซงหน้าการใช้ก๊าซมีเทน ส่งผลให้ค่า pH ลดลงอย่างรวดเร็ว

จุลินทรีย์ไร้อากาศทำงานอย่างเหมาะสมที่สุดในเมโซฟิลิก ($35^\circ\text{C}$ถึง$38^\circ\text{C}$) หรือเทอร์โมฟิลิก ($50^\circ\text{C}$ถึง$55^\circ\text{C}$) ช่วง เนื่องจากอุณหภูมิน้ำชะขยะจากหลุมฝังกลบดิบจะผันผวนแบบไดนามิกตามสภาพอากาศตามฤดูกาล การบูรณาการเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนและฉนวนของถังจึงมีความสำคัญอย่างยิ่งในการป้องกันการชะล้างของแบคทีเรีย

น้ำชะขยะจากหลุมฝังกลบที่มีอายุมากกว่าและมีความเข้มข้นสูงประกอบด้วยแอมโมเนียที่มีความเข้มข้นสูง ($NH_4^+-เอ็น$) บางครั้งก็เกิน$3,000 \ข้อความ{ มก./ลิตร}$. ระดับแอมโมเนียอิสระที่สูงจะเป็นพิษอย่างมากต่อเมทาโนเจน โครงการบำบัดน้ำชะขยะมักจะบูรณาการกลยุทธ์การเติมอากาศล่วงหน้า การแยกอากาศ หรือการเจือจาง เพื่อรักษาความเข้มข้นของแอมโมเนียให้ต่ำกว่าเกณฑ์การยับยั้ง (โดยทั่วไป$< 1,500 \ข้อความ{ มก./ลิตร}$ภายในเครื่องปฏิกรณ์)

โครงการบำบัดน้ำชะขยะที่แตกต่างกันต้องใช้เทคโนโลยีเครื่องปฏิกรณ์ที่ออกแบบโดยเฉพาะ ขึ้นอยู่กับอายุของการฝังกลบและความสามารถในการย่อยสลายทางชีวภาพของน้ำชะขยะ ($\ข้อความ{BOD}/\ข้อความ{COD}$อัตราส่วน)

น้ำชะขยะจากหลุมฝังกลบมีฤทธิ์รุนแรงทางเคมี ประกอบด้วยกรดอินทรีย์ระเหยง่าย ความเข้มข้นของคลอไรด์ที่เพิ่มขึ้น สารแขวนลอยที่มีฤทธิ์กัดกร่อน และไฮโดรเจนซัลไฟด์ที่มีฤทธิ์กัดกร่อนสูง ($H_2S$) ก๊าซในช่องว่างส่วนหัวของเครื่องปฏิกรณ์ ถังคอนกรีตมาตรฐานหรือถังเหล็กคาร์บอนแบบเชื่อมมีความไวสูงต่อการย่อยสลายทางเคมี การแตกร้าวของโครงสร้าง และการกัดกร่อนเฉพาะจุดในสภาวะเหล่านี้

สำหรับโครงการบำบัดน้ำชะขยะสมัยใหม่แก้วผสมเหล็ก (GFS)ถังเกลียวเป็นมาตรฐานอุตสาหกรรม

โดยการหลอมรวมแผ่นซิลิกาแก้วฟริตเข้ากับแผ่นเหล็กคาร์บอนที่อุณหภูมิระหว่างนั้น$820^\circ\text{C}$และ$930^\circ\text{C}$ผู้ผลิตสร้างวัสดุคอมโพสิตทางกายภาพ แกนเหล็กให้ความต้านทานแรงดึงทางกายภาพที่โดดเด่น ในขณะที่ชั้นกระจกให้ความทนทานต่อสารเคมีอย่างสมบูรณ์

• ความทนทานต่อค่า pH กว้าง:การเคลือบแบบพิเศษของ GFS ได้รับการออกแบบมาเพื่อทนต่อค่า pH ที่รุนแรงตั้งแต่ 1 ถึง 14 ซึ่งจัดการกับเฟสที่เป็นกรดของน้ำชะขยะได้อย่างสมบูรณ์แบบ

• การประกอบแบบโมดูลาร์:แผง GFS แบบเกลียวถูกประกอบขึ้นที่ไซต์งานโดยใช้แจ็คพิเศษ ซึ่งช่วยลดความจำเป็นในการทำงานที่ร้อน (การเชื่อม) และเครนหนัก ช่วยลดเวลาในการก่อสร้างลงเหลือเพียงเศษเสี้ยวของการเทคอนกรีต

• การรั่วไหลของโครงสร้างเป็นศูนย์:ซีลยางสีเหลืองอ่อนที่ได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมและข้อต่อแบบสลักเกลียวแรงดึงสูงช่วยป้องกันน้ำชะขยะที่เป็นพิษไม่ให้ซึมเข้าไปในดินในท้องถิ่นหรือโต๊ะน้ำใต้ดินในระหว่างการบำบัด

ตอบ:โดยทั่วไปน้ำชะขยะดิบจะมีปริมาณสารอินทรีย์สูงมาก (COD$> 10,000 \ข้อความ{ มก./ลิตร}$). การบำบัดด้วยวิธีแอโรบิกจะต้องใช้พลังงานจำนวนมากเพื่อการเติมอากาศอย่างต่อเนื่อง และจะทำให้เกิดตะกอนชีวภาพจำนวนมหาศาลที่ต้องกำจัดทิ้ง การย่อยแบบไม่ใช้ออกซิเจนจะจัดการกับโหลดอินทรีย์ในปริมาณมากด้วยพลังงานการเติมอากาศเป็นศูนย์ สร้างตะกอนของเสียน้อยที่สุด และผลิตก๊าซมีเทนที่หมุนเวียนได้

ตอบ:การฝังกลบแบบ "เยาว์" (อายุต่ำกว่า 5 ปี) จะผลิตน้ำชะขยะที่อุดมไปด้วยกรดไขมันระเหย (VFAs) ส่งผลให้มีปริมาณ$\ข้อความ{BOD}/\ข้อความ{COD}$อัตราส่วน ($>0.5$) ซึ่งสามารถย่อยสลายทางชีวภาพได้สูงและเหมาะสำหรับการย่อยแบบไม่ใช้ออกซิเจน การฝังกลบแบบ "สุกเต็มที่" (อายุมากกว่า 10 ปี) จะให้น้ำชะขยะที่เสถียรโดยมีค่าต่ำ$\ข้อความ{BOD}/\ข้อความ{COD}$อัตราส่วน ($<0.1$) ที่มีกรดฮิวมิกและกรดฟุลวิคทนไฟ น้ำชะขยะที่เจริญเติบโตเต็มที่จำเป็นต้องมีการปรับสภาพทางเคมีและกายภาพขั้นสูง (เช่น การออกซิเดชันหรือการกรองเมมเบรนของเฟนตัน) ควบคู่ไปกับหรือก่อนการย่อยทางชีวภาพ

ตอบ:เครื่องแยกสามเฟสเป็นส่วนประกอบภายในที่สำคัญซึ่งอยู่ที่ด้านบนของเครื่องปฏิกรณ์ UASB โดยจะแยกของเหลวของเสียที่ผ่านการบำบัด ฟองก๊าซชีวภาพที่ไหลขึ้นด้านบน และตะกอนแบบไม่ใช้ออกซิเจนแบบเม็ดที่ทำงานอยู่ การแยกนี้ช่วยให้แน่ใจว่าชีวมวลที่สำคัญจะกลับคืนสู่ก้นเครื่องปฏิกรณ์ แทนที่จะชะล้างออกไปพร้อมกับของเสียที่ผ่านการบำบัดแล้ว

ตอบ:พื้นที่ส่วนหัวของบ่อหมักแบบไม่ใช้ออกซิเจนจะสะสมไฮโดรเจนซัลไฟด์เปียกในระดับสูง ($H_2S$) และคาร์บอนไดออกไซด์ ($CO_2$) ทำให้เกิดกรดซัลฟูรัสและคาร์บอนิกที่มีฤทธิ์กัดกร่อนสูง แม้ว่าโลหะมาตรฐานจะกัดกร่อนอย่างรวดเร็วในสภาพแวดล้อมที่ชื้นและเป็นกรด แต่การเคลือบกระจกเฉื่อยของแผง GFS จะต้านทานการกัดกร่อนของกรดในก๊าซได้อย่างสมบูรณ์ โดยยังคงรักษาความสมบูรณ์ของโครงสร้างได้นานกว่า 30 ปี