I. Az anaerob emésztés áttekintése
Az anaerob emésztés egy biológiai kezelési technológia, amely bakteriális enzimreakciókat alkalmaz a szerves anyagok lebontására. Kezdetben ezt a technológiát főként a városi szennyvíztisztító telepeken használták az elsődleges ülepítő tartályokból származó iszap és a felesleges eleveniszap kezelésére. A technológiai fejlődéssel a szerves szennyvízkezelésben és az erőforrás-felhasználásban betöltött értéke újraértékelődik.
II. Az anaerob emésztés mechanizmusa
Az anaerob emésztés összetett biokémiai folyamat. Erjedési szempontból három szakaszra osztható; mikrobiológiai szempontból főként két cselekvési szakaszra oszlik.
1. Az erjesztési folyamat három szakasza
Savas fermentációs szakasz: Ha a szennyvíz szervesanyag-koncentrációja túl magas, és az oldott oxigén kimerül, anaerob állapotot hozva létre, a szénhidrátok gyorsan lebomlanak, és alacsonyabb zsírsavakat termelnek, mint például ecetsav, propionsav és vajsav. Ekkor a pH-érték gyorsan 5,0-6,0-ra csökken, és a szennyvíz erős rothadó szagot bocsát ki.
Savanyúságcsökkentési szakasz: A szerves savak és a nitrogéntartalmú vegyületek bomlásnak indulnak, és olyan anyagokat termelnek, mint például ammónia és aminok. A pH fokozatosan 6,0-6,5-re emelkedik, és a BOI eléri a csúcsát, habzás és szilárd lebegés kíséri.
Lúgos erjedési szakasz: Ez az emésztés utolsó szakasza. A felgyülemlett szerves savak metánra, szén-dioxidra és ammóniára bomlanak, és szinte minden rost- és nitrogéntartalmú szerves anyag lebomlik. Ekkor a pH 7,5 fölé emelkedik, a BOI meredeken csökken, és az emésztési folyamat befejeződik.
2. A mikrobiológia két szakasza
1. szakasz (savtermelési szakasz): A sav-termelő baktériumok (a természetben széles körben előforduló fakultatív és kötelező anaerobok) hatására a szerves anyagok alacsonyabb zsírsavakra, aldehidekre, alkoholokra stb. bomlanak. A sav-termelő baktériumok gyorsan szaporodnak, és nagymértékben alkalmazkodnak a környezethez.
2. szakasz (metán fermentációs szakasz): A metanogének az első szakasz termékeit hasznosítják, metánra és szén-dioxidra bontják. A metanogének obligát anaerobok, rendkívül lassú szaporodási sebességgel, és nagyon érzékenyek a környezeti tényezőkre (pH, hőmérséklet, mérgező anyagok).
Kulcsfontosságú szabályozási pont: Az anaerob emésztés ellenőrző tényezője a metanogének szaporodási sebessége. Folyamatos erjesztésnél a cseppfolyósításnak és az elgázosításnak dinamikus egyensúlyt kell fenntartani. Ha a környezetet megzavarják, a metánerjedés leáll, ami alacsonyabb zsírsavak felhalmozódásához vezet, és rendellenes emésztést okoz.
III. Az anaerob emésztés előnyei és hátrányai
Noha az anaerob rothasztásnak vannak bizonyos korlátai az alkalmazásában, tekintettel a szerves hulladék kezelésének jelenlegi fő irányzatára a kiszárításra, szárításra vagy égetésre, egyedülálló előnyei mégis jelentőssé teszik a jelenlegi energiaszegény környezetben.
1. Hátrányok elemzése
A szennyvíz másodlagos tisztítást igényel: A rothasztó elválasztó folyadékban a maradék szerves anyag koncentrációja magas marad, ami további kezelést igényel.
Szagprobléma: A kén- és nitrogén{0}}tartalmú szennyvíz a reduktív bomlás során hidrogén-szulfidot és ammóniát termel, és kellemetlen szagokat bocsát ki.
Gazdasági korlátok: A hagyományos anaerob rothasztás nem gazdaságos az alacsony-koncentrációjú szennyvíz esetében.
2. Előnyök elemzése
Energiatakarékosság: A megtermelt biogáz üzemanyagként használható, energiaköltsége csak egytizede a biológiai oxidációénak.
Alacsony és stabil iszaptermelés: A felesleges iszap mennyisége kicsi, kiváló sűrítő és víztelenítő tulajdonságokkal rendelkezik; a feltárt iszap higiénikusan és kémiailag stabil, hulladékként vagy állati takarmányként felhasználható.
Nagy tisztítási kapacitás: Jelentős cseppfolyósító hatása van a szennyvízben lévő szilárd anyagokra.
Üzemeltetési és berendezési előnyök: A berendezés egyszerű felépítésű, zárt rendszerben működik szagszennyezés nélkül, működése nem igényel különleges műszaki ismereteket.
Technológiai terjeszkedés: Az anaerob eleveniszapos és fluidágyas eljárások fejlődésével ez a technológia fokozatosan alkalmazhatóvá válik az alacsony koncentrációjú szennyvizek kezelésére, és várhatóan javul a gazdaságossága is.
