Uvod
Anaerobni biološki tretman je proces prečišćavanja otpadnih voda koji razgrađuje organske zagađivače u nedostatku kiseonika. Oslanja se na anaerobne mikroorganizme za pretvaranje složenih organskih spojeva u jednostavnije tvari, prvenstveno metan (CH₄) i ugljični dioksid (CO₂). Ova metoda se široko koristi za-industrijske otpadne vode velike snage i stabilizaciju mulja zbog svoje energetske efikasnosti i niske proizvodnje mulja.
Prednosti anaerobnog tretmana u odnosu na aerobni tretman
1. Veći organski kapacitet opterećenja
- Tipično opterećenje muljem (F/M) za anaerobni tretman industrijskih otpadnih voda je0,5–1,0 kg BOD₅/(kg MLVSS·d), više nego dvostruko više od aerobnih procesa (0,1–0,5 kg BOD₅/(kg MLVSS·d)).
- Zbog odsustva ograničenja prijenosa kisika,MLVSS (mješovite isparljive suspendirane krute tvari)u anaerobnim sistemima može doseći5–10 putaaerobnih sistema.
- Stopa organskog volumetrijskog opterećenja za anaerobni tretman je5–10 kg BOD₅/(m³·d), u poređenju sa samo0,5–1,0 kg BOD₅/(m³·d)za aerobni tretman-a10-struka razlika.
2. Manja proizvodnja mulja i bolja kvaliteta mulja
- Samo anaerobni tretman proizvodi5%–20%biomase stvorene u aerobnim procesima.
- Aerobne metode proizvode0,25–0,6 kg mulja po kg uklonjenog COD-a, dok anaerobne metode daju samo prinos0,02–0,18 kg, sa boljom odvodljivošću.
- Anaerobna probava takođeubija jaja parazitau mulju, poboljšavajući njegovu higijensku i hemijsku stabilnost, smanjujući troškove odlaganja mulja.
3. Niži zahtjevi za nutrijentima i operativna fleksibilnost
- Potrebni su anaerobni mikrobisamo 5%–20%nutrijenata (N, P) potrebnih aerobnim procesima, što ih čini pogodnim za otpadne vode-sa nedostatkom nutrijenata.
- Anaerobni mikroorganizmi ostaju aktivni zamesecima ili čak godinamabez značajnog pada i može se ponovo pokrenuti brzo nakon isključivanja, što omogućavarad sa prekidima(idealno za sezonske otpadne vode).
4. Ušteda energije i proizvodnja metana
- Aerobni tretman troši0,5–1,0 kWhelektrične energije po kg HPK uklonjenog za aeraciju, dok anaerobni sistemieliminirati troškove aeracije.
- Anaerobna digestijaproizvodi metan, daje over 12.000 kJ energije po kg uklonjenog COD-a.
- Nema problema sa pjenom (za razliku od aerobnog tretmana otpadnih voda koje sadrže surfaktant-).
5. Smanjeno zagađenje vazduha i šira sposobnost degradacije
- Kanta za aerobnu aeracijuispariti organska jedinjenja, što uzrokuje zagađenje zraka, dok anaerobni sistemi izbjegavaju ovaj problem.
- Anaerobni mikrobi mogurazgrađuju određena neposlušna jedinjenja(npr. klorirani ugljovodonici) koje aerobne bakterije ne mogu.
6. Kompleksna mikrobna sinergija za pojačanu degradaciju
- Anaerobna probava uključuje različite mikrobne zajednice koje rade sinergijski, omogućavajući razgradnju teško--razgradljivih organskih tvari koje aerobni tretman ne može u potpunosti obraditi.
Nedostaci anaerobnog tretmana
1. Spori rast mikroba i duže vrijeme pokretanja
- Anaerobni mikrobi rastu sporo, zahtijevajuduži periodi pokretanja i hidrauličko zadržavanje (HRT)nego aerobni sistemi.
2. Efluent zahtijeva dalji tretman
- Često anaerobni efluentne ispunjava standarde pražnjenjai mora bitipolirana aerobnim tretmanom.
3. Potreban dodatak alkalnosti za otpadne vode niske-C/N vode
- Otpadne vode niske{0}}koncentracije ili niske{1}}C/N vode možda nemaju alkalnost, što zahtijevaeksterni dodatak alkalnosti.
4. Potrebno grijanje za otpadne vode niske{1}}kosti
- Ako je proizvodnja metana nedovoljna za održavanje optimalnih temperatura(30–38 stepeni), vanjsko grijanjeje neophodno.
5. Rizik od eksplozije od metana
- Biogas (CH₄ + CO₂ + H₂S) jezapaljivo i eksplozivno, zahtijevajudizajn{0}}reaktora otpornih na eksploziju.
6. Preosjetljivost na toksične spojeve
- Klorirani alifati i drugi toksiniinhibiraju metanogeneteže od aerobnih heterotrofa; nepravilan rad može destabilizovati sistem.
7. Potrebna je stroga kontrola temperature
- Niske temperatureznačajno smanjuju efikasnost, a operativni menadžment jesloženijinego u aerobnim sistemima.
8. Problemi s mirisom i korozijom H₂S
- Sulfat (SO₄²⁻) u otpadnim vodama proizvodiH₂S, uzrokujućimirisiikorozija u cijevima, motorima i kotlovima.
- Smanjenje sulfata takođertroši organsku materiju,smanjenje prinosa metana.
9. Nema nitrifikacije
- Anaerobni sistemine može nitrifikovati amonijak; potrebna je optimalna mikrobna aktivnostNivoi NH₃-N od 40–70 mg/L.