Wstęp
Biologiczne oczyszczanie beztlenowe to proces oczyszczania ścieków, podczas którego rozkładane są zanieczyszczenia organiczne pod nieobecność tlenu. Opiera się na mikroorganizmach beztlenowych, które przekształcają złożone związki organiczne w prostsze substancje, głównie metan (CH₄) i dwutlenek węgla (CO₂). Metoda ta jest szeroko stosowana do-wysokiej wytrzymałości ścieków przemysłowych i stabilizacji osadów ze względu na jej efektywność energetyczną i niską produkcję osadu.
Zalety leczenia beztlenowego w porównaniu z leczeniem tlenowym
1. Wyższa organiczna ładowność
- Typowe obciążenie osadem (F/M) w przypadku beztlenowego oczyszczania ścieków przemysłowych wynosi0,5–1,0 kg BZT₅/(kg MLVSS·d)ponad dwukrotnie więcej niż procesy tlenowe (0,1–0,5 kg BZT₅/(kg MLVSS·d)).
- Ze względu na brak ograniczeń w transferze tlenu,MLVSS (lotne zawiesiny substancji stałych w mieszaninie alkoholi)w systemach beztlenowych może osiągnąć5–10 razysystemów aerobowych.
- Objętościowy wskaźnik obciążenia organicznego w przypadku oczyszczania beztlenowego wynosi5–10 kg BZT₅/(m³·d)w porównaniu tylko0,5–1,0 kg BZT₅/(m³·d)do leczenia aerobowego-a10-krotna różnica.
2. Mniejsza produkcja osadu i lepsza jakość osadu
- Leczenie beztlenowe produkuje tylko5%–20%biomasy powstającej w procesach tlenowych.
- Metody aerobowe produkują0,25–0,6 kg osadu na kg usuniętego ChZT, podczas gdy metody beztlenowe dają tylko plon0,02–0,18 kg, z lepszą odwadnianiem.
- Trawienie beztlenowe równieżzabija jaja pasożytóww osadzie, poprawiając jego stabilność higieniczną i chemiczną, zmniejszając koszty utylizacji osadu.
3. Niższe wymagania dotyczące składników odżywczych i elastyczność operacyjna
- Wymagają drobnoustrojów beztlenowychtylko 5%–20%składników odżywczych (N, P) potrzebnych w procesach tlenowych, dzięki czemu nadają się do stosowania w ściekach-z niedoborem składników odżywczych.
- Mikroorganizmy beztlenowe pozostają aktywnemiesiące, a nawet latabez znaczącego spadku i może szybko zostać ponownie uruchomiony po wyłączeniu, co pozwaladziałanie przerywane(idealny do ścieków sezonowych).
4. Oszczędność energii i produkcja metanu
- Leczenie aerobowe pochłania0,5–1,0 kWhenergii elektrycznej na kg ChZT usuniętego do napowietrzania, przy systemach beztlenowychwyeliminować koszty napowietrzania.
- Trawienie beztlenoweprodukuje metan, uzyskując over 12 000 kJ energii na kg usuniętego ChZT.
- Brak piany (w przeciwieństwie do tlenowego oczyszczania ścieków zawierających środek powierzchniowo czynny-).
5. Zmniejszone zanieczyszczenie powietrza i szersza zdolność do degradacji
- Puszka napowietrzania aerobowegoulatniać związki organiczne, powodując zanieczyszczenie powietrza, podczas gdy systemy beztlenowe pozwalają uniknąć tego problemu.
- Mikroorganizmy beztlenowe mogądegradować niektóre oporne związki(np. chlorowane węglowodory), których bakterie tlenowe nie są w stanie.
6. Złożona synergia mikrobiologiczna dla zwiększonej degradacji
- Fermentacja beztlenowa obejmuje różnorodne społeczności drobnoustrojów działające synergicznie, umożliwiając rozkład trudnych--rozkładanych substancji organicznych, których obróbka tlenowa nie jest w stanie w pełni przetworzyć.
Wady leczenia beztlenowego
1. Powolny rozwój drobnoustrojów i dłuższy czas uruchamiania
- Mikroorganizmy beztlenowe rosną powoli i wymagajądłuższe okresy rozruchu i czasy retencji hydraulicznej (HRT)niż systemy aerobowe.
2. Ścieki wymagają dalszego oczyszczania
- Często ścieki beztlenowenie spełnia standardów absolutoriumi musi byćwypolerowany zabiegami aerobowymi.
3. Konieczne uzupełnienie zasadowości w ściekach o niskiej-C/N
- Ścieki o niskim-stęeniu lub o niskiej-C/N mogą nie mieć odczynu zasadowego, co wymagazewnętrzny dodatek alkaliczny.
4. Wymagane ogrzewanie ścieków o niskiej-mocy
- Jeśli produkcja metanu jest niewystarczająca do utrzymania optymalnych temperatur(30–38 stopni), ogrzewanie zewnętrznejest konieczne.
5. Ryzyko wybuchu metanu
- Biogaz (CH₄ + CO₂ + H₂S) jestłatwopalny i wybuchowy, wymagającyprojekty reaktorów-odpornych na eksplozje.
6. Wrażliwość na związki toksyczne
- Chlorowane substancje alifatyczne i inne toksynyhamują metanogenybardziej dotkliwie niż tlenowe heterotrofy; niewłaściwa obsługa może zdestabilizować system.
7. Konieczna ścisła kontrola temperatury
- Niskie temperaturyznacznie zmniejszyć wydajność, a zarządzanie operacyjne tobardziej złożoneniż w systemach aerobowych.
8. Problemy z zapachem i korozją H₂S
- Wytwarza siarczan (SO₄²⁻) w ściekachH₂S, powodujączapachyIkorozja rur, silników i kotłów.
- Redukcja siarczanów równieżzużywa materię organiczną,zmniejszenie uzysku metanu.
9. Brak nitryfikacji
- Układy beztlenowenie może nitrować amoniaku; wymaga optymalnej aktywności mikrobiologicznejPoziom NH₃-N wynoszący 40–70 mg/l.