Механізм і переваги/недоліки технології анаеробного зброджування для очищення стічних вод

Анаеробне зброджування — це технологія біологічного очищення, яка використовує бактеріальні ферментативні реакції для розкладання органічної речовини. Спочатку ця технологія в основному використовувалася на міських очисних спорудах для очищення осаду з первинних відстійників і надлишкового активного мулу. З технологічним прогресом його значення в органічній обробці стічних вод і використанні ресурсів переоцінюється.

Анаеробне зброджування є складним біохімічним процесом. З точки зору бродіння, його можна розділити на три етапи; з мікробіологічної точки зору, він в основному поділяється на два етапи дії.

1. Три стадії процесу бродіння

Стадія кислотного бродіння: коли концентрація органічних речовин у стічних водах занадто висока, а розчинений кисень виснажується, утворюючи анаеробний стан, вуглеводи швидко розкладаються, утворюючи нижчі жирні кислоти, такі як оцтова кислота, пропіонова кислота та масляна кислота. У цей час рН швидко падає до 5,0–6,0, і стічні води виділяють сильний гнильний запах.

Стадія зниження кислотності: органічні кислоти та азотисті сполуки починають розкладатися, утворюючи такі речовини, як аміак і аміни. РН поступово підвищується до 6,0-6,5, а БПК досягає свого піку, що супроводжується піноутворенням і спливанням твердої речовини.

Стадія лужного бродіння: це завершальна стадія травлення. Накопичені органічні кислоти розкладаються на метан, вуглекислий газ і аміак, і майже вся клітковина та -органіка, що містить азот, розкладаються. У цей момент pH підвищується вище 7,5, БПК різко падає, і процес травлення завершується.

2. Два етапи в мікробіології

Етап 1 (стадія кислотоутворення): під дією кислото{1}}бактерій (факультативні та облігатні анаероби, широко поширені в природі) органічна речовина розкладається на нижчі жирні кислоти, альдегіди, спирти тощо. Кислото-бактерії швидко розмножуються та добре пристосовуються до середовища.

Стадія 2 (стадія метанового бродіння): Метаногени утилізують продукти першої стадії, розкладаючи їх на метан і вуглекислий газ. Метаногени є облігатними анаеробами з надзвичайно повільною швидкістю розмноження і дуже чутливі до факторів навколишнього середовища (рН, температура, токсичні речовини).

Ключова контрольна точка: Контрольним фактором для анаеробного зброджування є швидкість проліферації метаногенів. При безперервному бродінні, зрідженні та газифікації необхідно підтримувати динамічний баланс. Якщо навколишнє середовище порушується, бродіння метану припиняється, що призводить до накопичення нижчих жирних кислот і спричиняє неправильне травлення.

Хоча анаеробне зброджування має певні обмеження у застосуванні, враховуючи поточну основну тенденцію обробки органічних відходів до зневоднення, сушіння або спалювання, його унікальні переваги роблять його важливим у нинішньому енергетично-дефіцитному середовищі.

1. Аналіз недоліків

Стічні води потребують вторинної очистки: концентрація залишкової органічної речовини в розчинній рідині залишається високою, що потребує подальшої обробки.

Проблема із запахом: стічні води,-що містять сірку та азот, утворюють сірководень та аміак під час відновного розкладання, що виділяє неприємні запахи.

Економічні обмеження: традиційне анаеробне зброджування не є економічним для стічних вод із низькою-концентрацією.

2. Аналіз переваг

Енергозбереження: вироблений біогаз можна використовувати як паливо, витрати на електроенергію становлять лише одну-десяту від вартості біологічного окислення.

Низьке та стабільне утворення осаду: кількість надлишкового осаду невелика, з чудовими властивостями згущення та зневоднення; переварений осад гігієнічно та хімічно стабільний і може використовуватися як відходи або корм для тварин.

Висока здатність до очищення: має значний ефект розрідження твердих речовин у стічних водах.

Переваги в експлуатації та обладнанні: Обладнання має просту конструкцію, працює в замкнутій системі без забруднення запахом і не вимагає спеціальних технічних навичок для експлуатації.

Технологічне розширення: із розвитком процесів анаеробного активного мулу та киплячого шару ця технологія поступово починає застосовуватися для очищення стічних вод із низькою-концентрацією, і очікується, що її економічна ефективність підвищиться.