Εισαγωγή
Η αναερόβια βιολογική επεξεργασία είναι μια διαδικασία επεξεργασίας λυμάτων που διασπά τους οργανικούς ρύπους απουσία οξυγόνου. Βασίζεται σε αναερόβιους μικροοργανισμούς για τη μετατροπή σύνθετων οργανικών ενώσεων σε απλούστερες ουσίες, κυρίως μεθάνιο (CH4) και διοξείδιο του άνθρακα (CO2). Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιείται ευρέως για τη σταθεροποίηση βιομηχανικών λυμάτων και ιλύος υψηλής αντοχής λόγω της ενεργειακής απόδοσης και της χαμηλής παραγωγής λάσπης.
Πλεονεκτήματα της αναερόβιας θεραπείας έναντι της αερόβιας θεραπείας
1. Υψηλότερη οργανική ικανότητα φόρτωσης
- Η τυπική φόρτιση ιλύος (F/M) για αναερόβια επεξεργασία βιομηχανικών λυμάτων είναι0,5–1,0 kg BOD5/(kg MLVSS·d), περισσότερο από το διπλάσιο από τις αερόβιες διεργασίες (0,1–0,5 kg BOD5/(kg MLVSS·d)).
- Λόγω της απουσίας περιορισμών μεταφοράς οξυγόνου, τοMLVSS (Mixed Liquor Volatile Suspended Solids)σε αναερόβια συστήματα μπορεί να φτάσει5-10 φορέςαυτό των αερόβιων συστημάτων.
- Ο ρυθμός οργανικής ογκομετρικής φόρτισης για αναερόβια επεξεργασία είναι5–10 kg BOD5/(m3·d), σε σύγκριση με μόνο0,5–1,0 kg BOD5/(m3·d)για αερόβια θεραπεία-α10πλάσια διαφορά.
2. Χαμηλότερη παραγωγή λάσπης & καλύτερη ποιότητα λάσπης
- Η αναερόβια επεξεργασία παράγει μόνο5%–20%της βιομάζας που παράγεται σε αερόβιες διεργασίες.
- Οι αερόβιες μέθοδοι παράγουν0,25–0,6 kg λάσπης ανά kg COD που αφαιρέθηκε, ενώ οι αναερόβιες μέθοδοι αποδίδουν μόνο0,02–0,18 κιλά, με καλύτερη αφυδάτωση.
- Αναερόβια πέψη επίσηςσκοτώνει τα αυγά των παρασίτωνστη λάσπη, βελτιώνοντας την υγιεινή και χημική της σταθερότητα, μειώνοντας το κόστος διάθεσης της ιλύος.
3. Χαμηλότερες απαιτήσεις σε θρεπτικά συστατικά & λειτουργική ευελιξία
- Τα αναερόβια μικρόβια απαιτούνμόνο 5%-20%των θρεπτικών ουσιών (N, P) που χρειάζονται για αερόβιες διεργασίες, καθιστώντας τα κατάλληλα για λύματα με έλλειψη θρεπτικών-.
- Οι αναερόβιοι μικροοργανισμοί παραμένουν ενεργοί γιαμήνες ή και χρόνιαχωρίς σημαντική πτώση και μπορεί να επανεκκινήσει γρήγορα μετά από τερματισμό λειτουργίας, επιτρέπονταςδιακοπτόμενη λειτουργία(ιδανικό για εποχιακά λύματα).
4. Εξοικονόμηση Ενέργειας & Παραγωγή Μεθανίου
- Η αερόβια θεραπεία καταναλώνει0,5–1,0 kWhηλεκτρικής ενέργειας ανά kg COD που αφαιρείται για αερισμό, ενώ τα αναερόβια συστήματαεξάλειψη του κόστους αερισμού.
- Αναερόβια πέψηπαράγει μεθάνιο, αποδίδοντας οέναντι 12.000 kJ ενέργειας ανά κιλό COD που αφαιρέθηκε.
- Δεν υπάρχουν προβλήματα αφρού (σε αντίθεση με την αερόβια επεξεργασία επιφανειοδραστικών-που περιέχει λύματα).
5. Μειωμένη ατμοσφαιρική ρύπανση & ευρύτερη ικανότητα υποβάθμισης
- Αερόβιο αερισμό μπορείεξατμίζει τις οργανικές ενώσεις, προκαλώντας ατμοσφαιρική ρύπανση, ενώ τα αναερόβια συστήματα αποφεύγουν αυτό το ζήτημα.
- Τα αναερόβια μικρόβια μπορούναποικοδομούν ορισμένες ανθεκτικές ενώσεις(π.χ. χλωριωμένοι υδρογονάνθρακες) που τα αερόβια βακτήρια δεν μπορούν.
6. Σύνθετη Μικροβιακή Συνέργεια για Ενισχυμένη Αποικοδόμηση
- Η αναερόβια χώνευση περιλαμβάνει διάφορες μικροβιακές κοινότητες που εργάζονται συνεργιστικά, επιτρέποντας τη διάσπαση σκληρών-για-οργανικών ουσιών που η αερόβια επεξεργασία δεν μπορεί να επεξεργαστεί πλήρως.
Μειονεκτήματα της Αναερόβιας Θεραπείας
1. Αργή μικροβιακή ανάπτυξη & μεγαλύτερος χρόνος εκκίνησης
- Τα αναερόβια μικρόβια αναπτύσσονται αργά, απαιτώνταςμεγαλύτερες περιόδους εκκίνησης και υδραυλικοί χρόνοι συγκράτησης (HRT)παρά αερόβια συστήματα.
2. Τα λύματα απαιτούν περαιτέρω επεξεργασία
- Αναερόβια λύματα συχνάδεν πληροί τα πρότυπα απαλλαγήςκαι πρέπει να είναιγυαλισμένο με αερόβια θεραπεία.
3. Απαιτείται συμπλήρωμα αλκαλικότητας για λύματα χαμηλών-C/N
- Τα λύματα χαμηλής-συγκέντρωσης ή χαμηλών-C/N ενδέχεται να μην έχουν αλκαλικότητα, απαιτώνταςπροσθήκη εξωτερικής αλκαλικότητας.
4. Απαιτείται θέρμανση για λύματα χαμηλής-ισχύς
- Εάν η παραγωγή μεθανίου είναι ανεπαρκής για τη διατήρηση των βέλτιστων θερμοκρασιών(30–38 μοίρες), εξωτερική θέρμανσηείναι απαραίτητο.
5. Κίνδυνος έκρηξης από μεθάνιο
- Το βιοαέριο (CH4 + CO2 + H2S) είναιεύφλεκτο και εκρηκτικό, απαιτώνταςΣχέδια αντιδραστήρων αντιεκρηκτικών-.
6. Ευαισθησία σε Τοξικές Ενώσεις
- Χλωριωμένα αλειφατικά και άλλες τοξίνεςαναστέλλουν τα μεθανογόναπιο σοβαρά από τα αερόβια ετερότροφα. Η ακατάλληλη λειτουργία μπορεί να αποσταθεροποιήσει το σύστημα.
7. Απαιτείται αυστηρός έλεγχος θερμοκρασίας
- Χαμηλές θερμοκρασίεςμειώνουν σημαντικά την αποτελεσματικότητα, και η επιχειρησιακή διαχείριση είναιπιο σύνθετηπαρά σε αερόβια συστήματα.
8. Θέματα Οσμής & Διάβρωσης H2S
- Παράγει θειικό άλας (SO42-) στα λύματαH₂S, προκαλώνταςοσμέςκαιδιάβρωση σε σωλήνες, κινητήρες και λέβητες.
- Μείωση θειικών επίσηςκαταναλώνει οργανική ύλη,μείωση της απόδοσης μεθανίου.
9. Χωρίς νιτροποίηση
- Αναερόβια συστήματαδεν μπορεί να νιτροποιήσει την αμμωνία; απαιτεί βέλτιστη μικροβιακή δραστηριότηταΕπίπεδα NH3-N 40–70 mg/L.