Введение
Анаэробная биологическая очистка — это процесс очистки сточных вод, который расщепляет органические загрязнители в отсутствие кислорода. Он использует анаэробные микроорганизмы для преобразования сложных органических соединений в более простые вещества, в первую очередь метан (CH₄) и углекислый газ (CO₂). Этот метод широко используется для-стабилизации высококонцентрированных промышленных сточных вод и осадка благодаря своей энергоэффективности и низкому образованию осадка.
Преимущества анаэробного лечения перед аэробным лечением
1. Более высокая органическая нагрузка
- Типичная нагрузка ила (F/M) при анаэробной очистке промышленных сточных вод составляет0,5–1,0 кг БПК₅/(кг MLVSS·сут), более чем в два раза больше, чем при аэробных процессах (0,1–0,5 кг БПК₅/(кг MLVSS·сут)).
- Из-за отсутствия ограничений по переносу кислородаMLVSS (Смешанные летучие взвешенные вещества в спирте)в анаэробных системах может достигать5–10 разаэробных систем.
- Объемная скорость загрузки органических веществ для анаэробной обработки составляет5–10 кг БПК₅/(м³·сут)по сравнению только с0,5–1,0 кг БПК₅/(м³·сут)для аэробного лечения-а10-кратная разница.
2. Снижение производства осадка и улучшение качества осадка.
- Анаэробная обработка дает только5%–20%биомассы, образующейся в аэробных процессах.
- Аэробные методы производят0,25–0,6 кг осадка на кг удаленного ХПК, тогда как анаэробные методы дают только0,02–0,18 кг, с лучшей обезвоживаемостью.
- Анаэробное пищеварение такжеубивает яйца паразитовв осадке, улучшая его гигиеническую и химическую стабильность, снижая затраты на утилизацию осадка.
3. Снижение потребности в питательных веществах и эксплуатационная гибкость.
- Анаэробным микробам требуетсявсего 5–20%питательных веществ (N, P), необходимых для аэробных процессов, что делает их пригодными для сточных вод с-дефицитом питательных веществ.
- Анаэробные микроорганизмы сохраняют активность в течениемесяцы или даже годыбез значительного снижения и может быстро перезапуститься после остановок, что позволяетпрерывистый режим работы(идеально подходит для сезонных сточных вод).
4. Энергосбережение и производство метана
- Аэробное лечение потребляет0,5–1,0 кВтчэлектроэнергии на кг ХПК, удаляемого для аэрации, тогда как анаэробные системыисключить затраты на аэрацию.
- Анаэробное пищеварениепроизводит метан, что дает ооколо 12 000 кДж энергии на кг удаленного ХПК.
- Отсутствие проблем с пеной (в отличие от аэробной очистки сточных вод,-содержащих поверхностно-активные вещества).
5. Снижение загрязнения воздуха и более широкая способность к деградации.
- Аэробная аэрация можетулетучивать органические соединения, вызывая загрязнение воздуха, тогда как анаэробные системы избегают этой проблемы.
- Анаэробные микробы могутразрушать некоторые неподатливые соединения(например, хлорированные углеводороды), чего не могут сделать аэробные бактерии.
6. Комплексная микробная синергия для ускорения деградации
- В анаэробном сбраживании участвуют разнообразные микробные сообщества, работающие синергетически, обеспечивая расщепление трудно-поддающихся-органических веществ, которые аэробная обработка не может полностью переработать.
Недостатки анаэробного лечения
1. Медленный рост микробов и более длительное время запуска
- Анаэробные микробы растут медленно, требуяболее длительные периоды запуска и время гидравлического удержания (HRT)чем аэробные системы.
2. Сточные воды требуют дальнейшей очистки.
- Анаэробные стоки частоне соответствует нормам сбросаи должно бытьполированный аэробной обработкой.
3. Повышение щелочности, необходимое для сточных вод с низким-C/N
- Сточные воды с низкой-концентрацией или низким-C/N могут иметь недостаточную щелочность, что требуетвнешняя добавка щелочности.
4. Необходимость нагрева сточных вод низкой-крепости
- Если производство метана недостаточно для поддержания оптимальных температур(30–38 градусов), внешнее отоплениенеобходимо.
5. Риск взрыва метана
- Биогаз (CH₄ + CO₂ + H₂S)легковоспламеняющийся и взрывоопасный, требующийвзрывозащищенные конструкции реакторов-.
6. Чувствительность к токсичным соединениям
- Хлорированные алифатические соединения и другие токсиныингибировать метаногеныболее серьезно, чем у аэробных гетеротрофов; неправильная эксплуатация может дестабилизировать систему.
7. Необходим строгий контроль температуры.
- Низкие температурызначительно снизить эффективность, а оперативное управлениеболее сложныйчем в аэробных системах.
8. Запах H₂S и проблемы коррозии
- Сульфат (SO₄²⁻) в сточных водах образуетH₂S, вызываязапахиикоррозия труб, двигателей и котлов.
- Сульфатредукция такжепотребляет органические вещества,снижение выхода метана.
9. Нет нитрификации
- Анаэробные системыне может нитрифицировать аммиак; оптимальная микробная активность требуетNH₃-Уровни N 40–70 мг/л.