Els digestors anaeròbics (un terme general per a reactors anaeròbics com ara UASB, IC i EGSB) es basen en microorganismes anaeròbics (metanògens i acidificants) per descompondre la matèria orgànica de les aigües residuals en un entorn lliure d'oxigen{0}}. Aquest és un procés bàsic per tractar aigües residuals d'alta-concentració.
I. Funcions bàsiques
1. DQO degradant d'alta-concentració, reduint significativament els contaminants: les aigües residuals orgàniques d'alta-concentració dels escorxadors, plantes de processament d'aliments, cerveseries, granges ramaderes i establiments de restauració sovint tenen un DQO influent de desenes de milers de mg/L. Les molècules orgàniques grans experimenten una reacció anaeròbica de tres-etapes:
1) Hidròlisi i acidificació: les molècules orgàniques grans es descomponen en àcids orgànics més petits;
2) Producció d'hidrogen i àcid acètic;
3) Metanogènesi: L'àcid acètic es converteix en metà (biogàs). A les indústries de tintura, impressió i química, l'etapa anaeròbica pot eliminar del 60% al 85% del DQO de les aigües residuals d'alta-concentració, reduint significativament la càrrega bioquímica aeròbica posterior i estalviant energia d'aireació.
2. Eliminació de sulfat i una mica de nitrogen d'amoníac (petita quantitat)
El sulfat de les aigües residuals es redueix a sulfur d'hidrogen mitjançant bacteris-reductors de sulfat; El nitrogen orgànic s'amonifica, convertint-lo en nitrogen amoníac. Els processos anaeròbics no poden eliminar el nitrogen, de manera que el nitrogen total es manté essencialment sense canvis, però els nivells de nitrogen amoníac augmentaran, la qual cosa necessitarà processos de nitrificació i desnitrificació posteriors.
3. Reducció de Llots i Valorització de Recursos Biogàs
El procés anaeròbic produeix significativament menys fangs que el procés aeròbic; genera biogàs (50%–70% de contingut de metà), que es pot cremar per generar energia i calefacció, aconseguint la recuperació energètica.
4. Millora de la biodegradabilitat de les aigües residuals
Alguna matèria orgànica macromolecular recalcitrant pateix hidròlisi i acidificació, donant lloc a una escissió de la cadena i una relació B/C millorada, donant lloc a millors resultats del tractament en tancs aeròbics posteriors.
II. Procés típic Divisió de funcions en un digestor anaeròbic
Flux d'aigües residuals: Dipòsit d'equalització → Digestor anaeròbic → Dipòsit anòxic → Dipòsit aeròbic → Dipòsit secundari de decantació
1. El digestor anaeròbic elimina la majoria dels contaminants orgànics a l'extrem frontal, reduint la càrrega;
2. El tanc aeròbic elimina profundament el DQO residual i simultàniament elimina el nitrogen amoníac mitjançant la nitrificació;
3. L'etapa anaeròbica no pot completar l'eliminació total del nitrogen; l'eliminació total de nitrogen depèn de la posterior desnitrificació anòxica.
III. Punts clau per al funcionament-in situ
1. Controlar estrictament l'oxigen dissolt (DO); el dipòsit ha d'estar lliure d'oxigen, ja que això inhibirà els bacteris metanogènics;
2. Controlar el pH de l'afluent a 6,5–7,8; l'acidificació excessiva provocarà un augment dels VFA efluents i el col·lapse del sistema;
3. Temperatura adequada: al voltant de 35 graus (mesotròpic); les baixes temperatures reduiran significativament l'eficiència del tractament;
4. L'afluent no ha de contenir grans quantitats de sulfurs, metalls pesants o inhibidors tòxics, ja que aquests perjudicaran els bacteris.
Els digestors anaeròbics són essencialment "unitats de tractament primari" d'aigües residuals, dissenyades específicament per processar altes concentracions de contaminants orgànics, produir biogàs i reduir la pressió als tancs aeròbics aigües avall; tanmateix, no tenen la capacitat d'eliminar el nitrogen total o el fòsfor i no es poden utilitzar com a tractament d'extrem-de-canalització autònom.