Progetto di digestione anaerobica per il trattamento del lixiviazione delle discariche

• La sfida del liquefazione:Il lixiviazione delle discariche è altamente tossico, le acque reflue variabili ricche di metalli pesanti, acidi organici e estrema domanda di ossigeno chimico (COD), che richiedono un pretrattamento biologico e fisico avanzato.

• Digestione anaerobica (AD):Funziona come stadio biologico ottimale, decomponendo i complessi organici in metano (CH4) e anidride carbonica (Diossido di carbonio) con un basso consumo energetico e un rendimento minimo di fanghi.

• Tecnologia del reattore:Upflow Anaerobic Sludge Blanket (UASB) and Continuous Stirred-Tank Reactors (CSTR) constructed with highly resilient Glass-Fused-to-Steel (GFS) panels offer the ideal corrosion-resistant container solution.

• Recupero delle risorse:I sistemi AD efficaci trasformano una responsabilità ambientale pericolosa in un bene di energia pulita attraverso la cattura del biogas, compensando i costi operativi degli impianti.

Il liquido di discarica, il liquido altamente inquinato che percola attraverso i depositi di rifiuti solidi urbani, rappresenta una grave minaccia per i suoli circostanti, le acque sotterranee e gli ecosistemi locali.Contiene una miscela complessa di sostanze organiche biodegradabili e refrattarie, sali inorganici, metalli pesanti e elevate concentrazioni di ammoniaca-azoto ($NH_4^+-N$)).

A causa della sua estrema concentrazione chimica, il solo trattamento fisico o aerobico è spesso economicamente non sostenibile.Digestione anaerobica (AD)fornisce uno stadio biologico altamente efficiente ed economicamente conveniente.

Operando in un ambiente povero di ossigeno, consorzi anaerobici specializzati (compresi acidogeni, acetogeni e metanogeni) metabolizzano le elevate concentrazioni di sostanze organiche biodegradabili.Questo processo riduce drasticamente la COD e produce un prezioso flusso di biogas.

La progettazione di un digestore anaerobico per leccatura di discarica richiede un controllo preciso dei parametri ambientali e operativi.L'efficienza della degradazione biologica è molto sensibile alle fluttuazioni della composizione dell'influente.

Il tasso di carico organico determina la capacità di alimentazione biologica del sistema anaerobico.

Dove:

• $\text{OLR}$è il tasso di carico biologico espresso in$\text{kgCOD}/(\text{m}^3 \cdot \text{day}) $.

• $\text{COD}_{\text{in}}$è il fabbisogno di ossigeno chimico del lixiviazione ($\text{kg/m}^3$)).

• $Q$è il flusso volumetrico giornaliero ($\text{m}^3/\text{day}$)).

• $V_R$è il volume liquido attivo del reattore anaerobico ($\text{m}^3$)).

Il superamento dell'OLR ottimale può portare a un "acidificazione del reattore", in cui la produzione di acidi grassi volatili (VFA) supera il consumo metanogenico, causando un rapido calo del pH.

I microrganismi anaerobi funzionano in modo ottimale in entrambi i sistemi mesofilici ($35^\circ\text{C}$a$38^\circ\text{C}$) o termofili ($50^\circ\text{C}$a$55^\circ\text{C}$Dato che la temperatura del lixiviazione grezzo delle discariche varia dinamicamente in base alle stagionalità climatiche, l'integrazione di scambiatori di calore e di isolamento dei serbatoi è fondamentale per prevenire il lavaggio batterico.

L'ammoniaca contenuta nel leccato di discarica più vecchio e maturo contiene ammoniaca altamente concentrata ($NH_4^+-N$), talvolta superiore$3.000Gli alti livelli di ammoniaca libera sono altamente tossici per i metanogeni.o strategie di diluizione per mantenere le concentrazioni di ammoniaca al di sotto delle soglie inibitorie (in genere$< 1.500 \text{ mg/L}$all'interno del reattore).

Diversi progetti di trattamento del percolato richiedono tecnologie di reattore su misura a seconda dell'età della discarica e della biodegradabilità del percolato (il$\text{BOD}/\text{COD}$per ciascun gruppo).

Il lixiviazione delle discariche è chimicamente aggressivo: contiene acidi organici volatili, elevate concentrazioni di cloruri, solidi in sospensione abrasivi e solfuro di idrogeno altamente corrosivo ($H_2S$I serbatoi di cemento standard o di acciaio al carbonio saldato sono molto suscettibili di degradazione chimica, di crepe strutturali e di corrosione localizzata in queste condizioni.

Per i moderni progetti di trattamento del lixiviazione,Fuso vetro-acciaio (GFS)I serbatoi a bulloni sono lo standard del settore.

Fussione termica di una frittura di vetro di silice a piastre di acciaio al carbonio a temperature tra$820^\circ\text{C}$- e$930^\circ\text{C}$Il nucleo in acciaio fornisce una straordinaria resistenza fisica alla trazione, mentre lo strato di vetro fornisce una completa resistenza chimica.

• Tolleranza al pH generale:I rivestimenti specializzati GFS sono progettati per resistere a valori di pH estremi che vanno da 1 a 14, gestendo perfettamente le fasi acide del giovane lixiviazione.

• Assemblaggio modulare:I pannelli GFS a bullone vengono assemblati in loco utilizzando prese specializzate, eliminando la necessità di lavori a caldo (saldatura) e gru pesanti, riducendo il tempo di costruzione a una frazione di un versamento di calcestruzzo.

• Zero perdite strutturali:Le guarnizioni a mastica ingegnerizzate e le connessioni a bulloni ad alta resistenza impediscono che durante il trattamento il lixiviazione tossico si diffonda nel terreno locale o nelle falde idriche sotterranee.

A:Il leccato grezzo presenta in genere un carico organico estremamente elevato (COD)$> 10.000 \text{ mg/L}$Trattamento aerobico richiederebbe ingenti consumi energetici per una continua aerazione e genererebbe grandi quantità di fanghi biologici che richiedono lo smaltimento.La digestione anaerobica gestisce carichi organici elevati con zero energia di aerazione, genera un minimo di fanghi di scarto e produce gas metano rinnovabile.

A:Le discariche "giovani" (meno di 5 anni) producono lixiviazione ricca di acidi grassi volatili (AVL), con conseguente elevato livello di$\text{BOD}/\text{COD}$Relazione ($> 0,5$Le discariche "mature" (di età superiore a 10 anni) producono lixiviazione stabilizzata a basso contenuto di$\text{BOD}/\text{COD}$Rapporti ($<0,1$), contenenti acidi umico e fulvico refrattari.Il lixiviazione matura richiede un pretrattamento fisico-chimico avanzato (come l'ossidazione di Fenton o la filtrazione a membrana) insieme o prima della digestione biologica.

A:Il separatore trifase è un componente interno critico situato nella parte superiore di un reattore UASB.e il fango anaerobico granulare attivoQuesta separazione garantisce che la biomassa critica si depositi nuovamente nel letto del reattore anziché essere risciacquata con gli effluenti trattati scaricati.

A:Gli spazi della testa del digestore anaerobico accumulano alti livelli di solfuro di idrogeno umido ($H_2S$) e anidride carbonica ($CO_2$In questo ambiente umido e acido, i metalli standard si erodono rapidamente, mentre i metalli tradizionali si erodono rapidamente.il rivestimento di vetro inerte dei pannelli GFS è completamente immune alla corrosione da acidi gassosi, mantenendo l'integrità strutturale per oltre 30 anni.