I. Visió general de la digestió anaeròbica
La digestió anaeròbica és una tecnologia de tractament biològic que utilitza reaccions enzimàtiques bacterianes per degradar la matèria orgànica. Inicialment, aquesta tecnologia s'utilitzava principalment a les depuradores d'aigües residuals urbanes per tractar els fangs dels dipòsits de sedimentació primària i l'excés de fangs actius. Amb els avenços tecnològics, s'està revalorant el seu valor en el tractament d'aigües residuals orgàniques i la utilització dels recursos.
II. Mecanisme de la digestió anaeròbica
La digestió anaeròbica és un procés bioquímic complex. Des de la perspectiva de la fermentació, es pot dividir en tres etapes; des d'una perspectiva microbiològica, es divideix principalment en dues etapes d'actuació.
1. Tres etapes del procés de fermentació
Etapa de fermentació àcida: quan la concentració de matèria orgànica a les aigües residuals és massa alta i s'esgota l'oxigen dissolt, formant un estat anaeròbic, els hidrats de carboni es descomponen ràpidament, produint àcids grassos més baixos com l'àcid acètic, l'àcid propiònic i l'àcid butíric. En aquest moment, el valor del pH cau ràpidament a 5,0-6,0 i les aigües residuals alliberen una forta olor pútrida.
Etapa de reducció de l'acidesa: els àcids orgànics i els compostos nitrogenats comencen a descompondre's, produint substàncies com amoníac i amines. El pH augmenta gradualment fins a 6,0-6,5 i la DBO arriba al seu màxim, acompanyat d'escuma i flotació sòlida.
Etapa de fermentació alcalina: és l'etapa final de la digestió. Els àcids orgànics acumulats es descomponen en metà, diòxid de carboni i amoníac, i gairebé tota la matèria orgànica que conté fibra i nitrogen-es descompon. En aquest punt, el pH augmenta per sobre de 7,5, la DBO baixa bruscament i el procés de digestió s'ha completat.
2. Dues etapes en microbiologia
Etapa 1 (etapa de producció d'àcids): sota l'acció dels bacteris productors d'àcid-(anaerobis facultatius i obligats que es troben àmpliament a la natura), la matèria orgànica es descompon en àcids grassos inferiors, aldehids, alcohols, etc. Els bacteris productors d'-àcids es reprodueixen ràpidament i són molt adaptables al medi.
Etapa 2 (etapa de fermentació del metà): els metanògens utilitzen els productes de la primera etapa, descomposant-los en metà i diòxid de carboni. Els metanògens són anaerobis obligats amb taxes de reproducció extremadament lentes i són molt sensibles als factors ambientals (pH, temperatura, substàncies tòxiques).
Punt de control clau: el factor de control de la digestió anaeròbica és la taxa de proliferació de metanògens. En la fermentació contínua, la liqüefacció i la gasificació han de mantenir un equilibri dinàmic. Si l'ambient es veu alterat, la fermentació del metà s'atura, provocant l'acumulació d'àcids grassos més baixos i provocant una digestió anormal.
III. Avantatges i desavantatges de la digestió anaeròbica
Tot i que la digestió anaeròbia té certes limitacions d'aplicació donada la tendència actual del tractament de residus orgànics cap a la deshidratació, l'assecat o la incineració, els seus avantatges únics la fan significativa en l'entorn actual-escàs d'energia.
1. Anàlisi d'inconvenients
L'efluent requereix un tractament secundari: la concentració de matèria orgànica residual en el líquid de separació de la digestió segueix sent elevada, i requereix un tractament posterior.
Problema d'olor: les aigües residuals que contenen sofre i nitrogen-produeixen sulfur d'hidrogen i amoníac durant la descomposició reductora i emeten olors desagradables.
Limitacions econòmiques: la digestió anaeròbica tradicional no és econòmica per a aigües residuals de baixa{0}}concentració.
2. Anàlisi d'Avantatges
Estalvi d'energia: el biogàs produït es pot utilitzar com a combustible, amb un cost d'energia només una-desena part que l'oxidació biològica.
Producció de fangs baixa i estable: la quantitat d'excés de fangs és petita, amb excel·lents propietats d'espessiment i deshidratació; els fangs digerits són estables higiènicament i químicament i es poden utilitzar com a residus o alimentació animal.
Alta capacitat de tractament: Té un important efecte de liqüefacció sobre els sòlids de les aigües residuals.
Avantatges operatius i de l'equip: l'equip té una estructura senzilla, funciona en un sistema tancat sense contaminació per olors i no requereix habilitats tècniques especials per funcionar.
Expansió tecnològica: amb el desenvolupament de llots activats anaeròbics i processos de llit fluiditzat, aquesta tecnologia s'està aplicant gradualment al tractament d'aigües residuals de baixa{0}}concentració, i s'espera que millori la seva eficiència econòmica.