I. Přehled anaerobního trávení
Anaerobní digesce je technologie biologického čištění, která využívá bakteriální enzymatické reakce k degradaci organické hmoty. Zpočátku se tato technologie používala především v městských čistírnách odpadních vod k čištění kalů z primárních sedimentačních nádrží a přebytečného aktivovaného kalu. S technologickým pokrokem se jeho hodnota v organickém čištění odpadních vod a využití zdrojů přehodnocuje.
II. Mechanismus anaerobního trávení
Anaerobní digesce je složitý biochemický proces. Z hlediska fermentace ji lze rozdělit do tří fází; z mikrobiologického hlediska se dělí především na dvě akční fáze.
1. Tři fáze fermentačního procesu
Fáze kyselé fermentace: Když je koncentrace organické hmoty v odpadní vodě příliš vysoká a rozpuštěný kyslík je vyčerpán, tvoří se anaerobní stav, sacharidy se rychle rozkládají a produkují nižší mastné kyseliny, jako je kyselina octová, propionová a máselná. V této době hodnota pH rychle klesá na 5,0–6,0 a odpadní voda uvolňuje silný hnilobný zápach.
Fáze snížení kyselosti: Organické kyseliny a dusíkaté sloučeniny se začnou rozkládat a produkovat látky, jako je amoniak a aminy. pH se postupně zvyšuje na 6,0–6,5 a BSK dosahuje svého vrcholu, doprovázeného pěněním a plovoucí pevnou látkou.
Fáze alkalické fermentace: Toto je poslední fáze trávení. Nahromaděné organické kyseliny se rozkládají na metan, oxid uhličitý a čpavek a téměř veškerá vláknina a dusík-obsahující organické látky se rozkládají. V tomto okamžiku se pH zvýší nad 7,5, BSK prudce klesne a proces trávení je dokončen.
2. Dva stupně v mikrobiologii
Fáze 1 (fáze produkce kyseliny): Působením bakterií produkujících kyseliny- (nepovinné a obligátní anaeroby široce se vyskytující v přírodě) se organická hmota rozkládá na nižší mastné kyseliny, aldehydy, alkoholy atd. Bakterie produkující kyselinu- se rychle množí a jsou vysoce přizpůsobivé prostředí.
Fáze 2 (etapa fermentace metanu): Methanogeny využívají produkty první fáze a rozkládají je na metan a oxid uhličitý. Metanogeny jsou obligátní anaeroby s extrémně pomalou rychlostí reprodukce a jsou velmi citlivé na faktory prostředí (pH, teplota, toxické látky).
Klíčový kontrolní bod: Kontrolním faktorem pro anaerobní digesci je rychlost proliferace metanogenů. Při kontinuálním kvašení musí zkapalňování a zplyňování udržovat dynamickou rovnováhu. Pokud je prostředí narušeno, fermentace metanu ustane, což vede k hromadění nižších mastných kyselin a způsobuje abnormální trávení.
III. Výhody a nevýhody anaerobního trávení
Ačkoli má anaerobní digesce určitá omezení při aplikaci vzhledem k současnému hlavnímu trendu nakládání s organickým odpadem směrem k dehydrataci, sušení nebo spalování, její jedinečné výhody ji činí významnou v současném prostředí s nedostatkem energie-.
1. Analýza nevýhod
Odpadní voda vyžaduje sekundární čištění: Koncentrace zbytkové organické hmoty ve vyhnívací separační kapalině zůstává vysoká a vyžaduje další úpravu.
Problém se zápachem: Odpadní voda obsahující síru a dusík-produkuje během redukčního rozkladu sirovodík a čpavek a vydává nepříjemný zápach.
Ekonomická omezení: Tradiční anaerobní vyhnívání není u odpadních vod s nízkou{0}}koncentrací hospodárné.
2. Analýza výhod
Úspora energie: Vyrobený bioplyn lze použít jako palivo, přičemž náklady na energii jsou pouze-desetinové oproti biologické oxidaci.
Nízká a stabilní produkce kalu: Množství přebytečného kalu je malé, s vynikajícími zahušťovacími a odvodňovacími vlastnostmi; vyhnilý kal je hygienicky a chemicky stabilní a lze jej použít jako odpad nebo krmivo pro zvířata.
Vysoká kapacita čištění: Má výrazný zkapalňovací účinek na pevné látky v odpadních vodách.
Provozní a přístrojové výhody: Zařízení má jednoduchou konstrukci, pracuje v uzavřeném systému bez znečištění zápachem a nevyžaduje žádné speciální technické dovednosti k obsluze.
Technologická expanze: S rozvojem anaerobních procesů s aktivovaným kalem a fluidním ložem se tato technologie postupně stává použitelnou pro čištění odpadních vod s nízkou koncentrací -a očekává se zlepšení její ekonomické efektivity.
