I. Pregled anaerobne probave
Anaerobna probava je tehnologija biološke obrade koja koristi bakterijske enzimske reakcije za razgradnju organske tvari. U početku se ova tehnologija uglavnom koristila u urbanim postrojenjima za pročišćavanje otpadnih voda za obradu mulja iz primarnih taložnika i viška aktivnog mulja. S tehnološkim napretkom, ponovno se procjenjuje njegova vrijednost u pročišćavanju organskih otpadnih voda i korištenju resursa.
II. Mehanizam anaerobne probave
Anaerobna probava je složen biokemijski proces. Iz perspektive fermentacije, može se podijeliti u tri faze; iz mikrobiološke perspektive, uglavnom se dijeli na dva stupnja djelovanja.
1. Tri faze procesa fermentacije
Stadij kisele fermentacije: Kada je koncentracija organske tvari u otpadnoj vodi previsoka, a otopljeni kisik potrošen, stvarajući anaerobno stanje, ugljikohidrati se brzo razgrađuju, proizvodeći niže masne kiseline kao što su octena kiselina, propionska kiselina i maslačna kiselina. U to vrijeme pH vrijednost brzo pada na 5,0-6,0, a otpadna voda oslobađa jak truli miris.
Stadij smanjenja kiselosti: organske kiseline i dušikovi spojevi počinju se raspadati, proizvodeći tvari kao što su amonijak i amini. pH postupno raste do 6,0–6,5, a BPK doseže svoj vrhunac, praćen pjenjenjem i plutanjem čvrste tvari.
Faza alkalne fermentacije: Ovo je završna faza probave. Nakupljene organske kiseline razgrađuju se na metan, ugljični dioksid i amonijak, a gotovo sva vlakna i organske tvari-koje sadrže dušik se razgrađuju. U tom trenutku pH raste iznad 7,5, BPK naglo pada i proces probave je završen.
2. Dvije etape u mikrobiologiji
Stadij 1 (faza proizvodnje kiseline): pod djelovanjem bakterija koje-proizvode kiselinu (fakultativni i obvezni anaerobi široko rasprostranjeni u prirodi), organska tvar se razgrađuje na niže masne kiseline, aldehide, alkohole itd. Bakterije koje-proizvode kiselinu brzo se razmnožavaju i vrlo su prilagodljive okolišu.
Faza 2 (faza fermentacije metana): metanogeni iskorištavaju proizvode prve faze, razlažući ih na metan i ugljikov dioksid. Metanogeni su obligatni anaerobi s izrazito sporom reprodukcijom i vrlo su osjetljivi na čimbenike okoliša (pH, temperatura, toksične tvari).
Ključna kontrolna točka: Kontrolni faktor za anaerobnu digestiju je stopa proliferacije metanogena. U kontinuiranoj fermentaciji, ukapljivanju i rasplinjavanju mora se održati dinamička ravnoteža. Ako se okoliš poremeti, fermentacija metana prestaje, što dovodi do nakupljanja nižih masnih kiselina i uzrokuje abnormalnu probavu.
III. Prednosti i nedostaci anaerobne digestije
Iako anaerobna digestija ima određena ograničenja u primjeni s obzirom na trenutni glavni trend u obradi organskog otpada prema dehidraciji, sušenju ili spaljivanju, njezine jedinstvene prednosti čine je značajnom u trenutačnom okolišu-oskudice energije.
1. Analiza nedostataka
Efluent zahtijeva sekundarnu obradu: Koncentracija zaostale organske tvari u tekućini za odvajanje digestije ostaje visoka, što zahtijeva daljnju obradu.
Problem s mirisom: Otpadne vode koje-sadrže sumpor i dušik proizvode sumporovodik i amonijak tijekom reduktivne razgradnje, emitirajući neugodne mirise.
Ekonomska ograničenja: Tradicionalna anaerobna digestija nije ekonomična za otpadnu vodu niske-koncentracije.
2. Analiza prednosti
Ušteda energije: Proizvedeni bioplin može se koristiti kao gorivo, uz troškove energije samo jednu-desetinu biološke oksidacije.
Niska i stabilna proizvodnja mulja: Količina viška mulja je mala, s izvrsnim svojstvima zgušnjavanja i odvodnje; digestirani mulj je higijenski i kemijski stabilan i može se koristiti kao otpad ili stočna hrana.
Visok kapacitet pročišćavanja: ima značajan učinak ukapljivanja krutih tvari u otpadnoj vodi.
Prednosti rada i opreme: Oprema ima jednostavnu strukturu, radi u zatvorenom sustavu bez zagađenja mirisima i ne zahtijeva posebne tehničke vještine za rad.
Tehnološka ekspanzija: s razvojem procesa anaerobnog aktivnog mulja i fluidiziranog sloja, ova tehnologija postupno postaje primjenjiva na obradu otpadnih voda niske-koncentracije, a očekuje se da će se poboljšati njena ekonomska učinkovitost.