I. Pregled anaerobne presnove
Anaerobna presnova je tehnologija biološke obdelave, ki uporablja bakterijske encimske reakcije za razgradnjo organske snovi. Sprva se je ta tehnologija uporabljala predvsem v mestnih čistilnih napravah za obdelavo blata iz primarnih usedalnikov in odvečnega aktivnega blata. S tehnološkim napredkom se ponovno ocenjuje njegova vrednost pri čiščenju organske odpadne vode in izkoriščanju virov.
II. Mehanizem anaerobne razgradnje
Anaerobna presnova je kompleksen biokemični proces. Z vidika fermentacije jo lahko razdelimo na tri stopnje; z mikrobiološkega vidika ga delimo predvsem na dve stopnji delovanja.
1. Tri stopnje fermentacijskega procesa
Faza kisle fermentacije: Ko je koncentracija organske snovi v odpadni vodi previsoka in je raztopljeni kisik izčrpan, kar tvori anaerobno stanje, se ogljikovi hidrati hitro razgradijo, pri čemer nastanejo nižje maščobne kisline, kot so ocetna kislina, propionska kislina in maslena kislina. V tem času vrednost pH hitro pade na 5,0–6,0 in odpadna voda sprošča močan gnilen vonj.
Stopnja zmanjšanja kislosti: Organske kisline in dušikove spojine se začnejo razkrajati, pri čemer nastajajo snovi, kot so amoniak in amini. pH se postopoma dvigne na 6,0–6,5, BPK pa doseže svoj vrh, ki ga spremljata penjenje in lebdenje trdne snovi.
Stopnja alkalne fermentacije: To je zadnja stopnja prebave. Nakopičene organske kisline se razgradijo v metan, ogljikov dioksid in amoniak, razgradijo pa se tudi skoraj vse organske snovi, ki vsebujejo-dušik. Na tej točki se pH dvigne nad 7,5, BPK močno pade in proces prebave je končan.
2. Dve stopnji v mikrobiologiji
1. stopnja (faza proizvodnje kisline): Pod delovanjem bakterij, ki-proizvajajo kisline (fakultativni in obligatni anaerobi, razširjeni v naravi), se organska snov razgradi na nižje maščobne kisline, aldehide, alkohole itd. Bakterije,-ki proizvajajo kislino, se hitro razmnožujejo in so zelo prilagodljive okolju.
2. stopnja (stopnja fermentacije metana): metanogeni izkoristijo produkte prve stopnje in jih razgradijo na metan in ogljikov dioksid. Metanogeni so obvezni anaerobi z izredno počasnim razmnoževanjem in so zelo občutljivi na okoljske dejavnike (pH, temperatura, strupene snovi).
Ključna kontrolna točka: Kontrolni dejavnik za anaerobno razgradnjo je stopnja proliferacije metanogenov. Pri neprekinjeni fermentaciji, utekočinjenju in uplinjanju morajo vzdrževati dinamično ravnovesje. Če je okolje moteno, se metanska fermentacija preneha, kar vodi do kopičenja nižjih maščobnih kislin in povzroča nenormalno prebavo.
III. Prednosti in slabosti anaerobne presnove
Čeprav ima anaerobna presnova določene omejitve pri uporabi glede na trenutni glavni trend obdelave organskih odpadkov v smeri dehidracije, sušenja ali sežiganja, je zaradi svojih edinstvenih prednosti pomembna v trenutnem-okolju z energijo.
1. Analiza slabosti
Odpadne vode zahtevajo sekundarno čiščenje: Koncentracija ostankov organskih snovi v tekočini za ločevanje prebave ostaja visoka, zato je potrebna nadaljnja obdelava.
Problem z vonjem: odpadna voda,-ki vsebuje žveplo in dušik, med reduktivnim razkrojem proizvaja vodikov sulfid in amoniak, ki oddajata neprijeten vonj.
Ekonomske omejitve: Tradicionalna anaerobna presnova ni ekonomična za odpadno vodo z nizko{0}}koncentracijo.
2. Analiza prednosti
Varčevanje z energijo: Proizvedeni bioplin se lahko uporablja kot gorivo, pri čemer stroški energije znašajo le eno-desetino biološke oksidacije.
Nizka in stabilna proizvodnja blata: količina odvečnega blata je majhna, z odličnimi lastnostmi zgoščevanja in odstranjevanja vode; presnovljeno blato je higiensko in kemično stabilno in se lahko uporablja kot odpadek ali živalska krma.
Visoka zmogljivost čiščenja: Ima pomemben učinek utekočinjanja trdnih snovi v odpadni vodi.
Prednosti pri delovanju in opremi: Oprema ima preprosto zgradbo, deluje v zaprtem sistemu brez vonja in za delovanje ne zahteva posebnega tehničnega znanja.
Tehnološka širitev: Z razvojem anaerobnega aktivnega blata in postopkov z zvrtinčeno posteljo ta tehnologija postopoma postaja uporabna za čiščenje odpadne vode z nizko-koncentracijo, njena ekonomska učinkovitost pa naj bi se izboljšala.