Mehanizam i prednosti/nedostaci tehnologije anaerobne digestije za tretman otpadnih voda

Anaerobna digestija je tehnologija biološke obrade koja koristi bakterijske enzimske reakcije za razgradnju organske tvari. U početku se ova tehnologija uglavnom koristila u gradskim postrojenjima za prečišćavanje otpadnih voda za tretman mulja iz primarnih taložnika i viška aktivnog mulja. Sa tehnološkim napretkom, njegova vrijednost u tretmanu organskih otpadnih voda i korištenju resursa se ponovno procjenjuje.

Anaerobna probava je složen biohemijski proces. Iz perspektive fermentacije, može se podijeliti u tri faze; iz mikrobiološke perspektive, uglavnom se dijeli na dvije faze djelovanja.

1. Tri faze procesa fermentacije

Faza kisele fermentacije: Kada je koncentracija organske tvari u otpadnoj vodi previsoka i otopljeni kisik se iscrpi, formirajući anaerobno stanje, ugljikohidrati se brzo razgrađuju, proizvodeći niže masne kiseline kao što su octena kiselina, propionska kiselina i maslačna kiselina. U tom trenutku pH vrijednost brzo pada na 5,0-6,0, a otpadna voda oslobađa jak truli miris.

Faza redukcije kiselosti: Organske kiseline i dušična jedinjenja počinju da se razgrađuju, proizvodeći supstance kao što su amonijak i amini. pH postepeno raste na 6,0-6,5, a BPK dostiže svoj vrhunac, praćen pjenom i čvrstim plutanjem.

Faza alkalne fermentacije: Ovo je završna faza probave. Akumulirane organske kiseline se razlažu na metan, ugljični dioksid i amonijak, a gotovo sva vlakna i organske tvari koje sadrže dušik- se razlažu. U ovom trenutku, pH raste iznad 7,5, BPK naglo opada i proces varenja je završen.

2. Dvije faze u mikrobiologiji

Faza 1 (faza proizvodnje kiseline): Pod djelovanjem bakterija koje-proizvode kiseline (fakultativni i obvezni anaerobi široko rasprostranjeni u prirodi), organska tvar se razlaže na niže masne kiseline, aldehide, alkohole, itd. Bakterije koje proizvode{3}}kiseline se brzo razmnožavaju i vrlo su prilagodljive okolini.

Faza 2 (faza metanske fermentacije): Metanogeni koriste proizvode prve faze, razlažući ih na metan i ugljični dioksid. Metanogeni su obavezni anaerobi sa izuzetno sporom stopom reprodukcije i veoma su osetljivi na faktore sredine (pH, temperatura, toksične supstance).

Ključna kontrolna tačka: Kontrolni faktor za anaerobnu digestiju je brzina proliferacije metanogena. U kontinuiranoj fermentaciji, ukapljivanje i gasifikacija moraju održavati dinamičku ravnotežu. Ako je okoliš poremećen, fermentacija metana prestaje, što dovodi do nakupljanja nižih masnih kiselina i uzrokuje abnormalnu probavu.

Iako anaerobna digestija ima određena ograničenja u primjeni s obzirom na trenutni trend u tretmanu organskog otpada prema dehidraciji, sušenju ili spaljivanju, njegove jedinstvene prednosti čine ga značajnim u trenutnoj{0}}okoliši oskudnoj energiji.

1. Analiza nedostataka

Efluent zahtijeva sekundarnu obradu: Koncentracija preostale organske tvari u tečnosti za odvajanje digestije ostaje visoka, što zahtijeva daljnji tretman.

Problem sa mirisom: Otpadna voda koja sadrži sumpor i azot- proizvodi vodonik sulfid i amonijak tokom reduktivnog razlaganja, emitujući neugodne mirise.

Ekonomska ograničenja: Tradicionalna anaerobna digestija nije ekonomična za otpadne vode niske{0}}koncentracije.

2. Analiza prednosti

Ušteda energije: Proizvedeni biogas se može koristiti kao gorivo, a energija košta samo jednu-desetinu od biološke oksidacije.

Niska i stabilna proizvodnja mulja: Količina viška mulja je mala, sa odličnim svojstvima za zgušnjavanje i odvodnjavanje; digestirani mulj je higijenski i hemijski stabilan i može se koristiti kao otpad ili hrana za životinje.

Visok kapacitet tretmana: Ima značajan efekat ukapljivanja čvrstih materija u otpadnim vodama.

Prednosti rada i opreme: Oprema ima jednostavnu strukturu, radi u zatvorenom sistemu bez zagađenja mirisa i ne zahtijeva posebne tehničke vještine za rad.

Tehnološka ekspanzija: Razvojem anaerobnog aktivnog mulja i procesa fluidiziranog sloja, ova tehnologija postepeno postaje primjenjiva na tretman otpadnih voda niske{0}}koncentracije, a očekuje se i poboljšanje njene ekonomske efikasnosti.