Introducció
El tractament biològic anaeròbic és un procés de tractament d'aigües residuals que descompone els contaminants orgànics en absència d'oxigen. Es basa en microorganismes anaeròbics per convertir compostos orgànics complexos en substàncies més simples, principalment metà (CH₄) i diòxid de carboni (CO₂). Aquest mètode s'utilitza àmpliament per a l'estabilització de llots i aigües residuals industrials d'alta-consistencia a causa de la seva eficiència energètica i la seva baixa producció de fangs.
Avantatges del tractament anaeròbic sobre el tractament aeròbic
1. Major capacitat de càrrega orgànica
- La càrrega típica de fangs (F/M) per al tractament anaeròbic d'aigües residuals industrials és0,5–1,0 kg DBO₅/(kg MLVSS·d), més del doble que els processos aeròbics (0,1–0,5 kg DBO₅/(kg MLVSS·d)).
- A causa de l'absència de limitacions de transferència d'oxigen, elMLVSS (Solids en suspensió volàtils de licor mixt)en sistemes anaeròbics poden arribar5-10 vegadesla dels sistemes aeròbics.
- La taxa de càrrega volumètrica orgànica per al tractament anaeròbic és5-10 kg DBO₅/(m³·d), en comparació amb només0,5–1,0 kg DBO₅/(m³·d)per al tractament aeròbic-a10 vegades de diferència.
2. Menor producció de fangs i millor qualitat dels fangs
- El tractament anaeròbic només produeix5%–20%de la biomassa generada en processos aeròbics.
- Els mètodes aeròbics produeixen0,25–0,6 kg de fang per kg de COD eliminat, mentre que els mètodes anaeròbics només donen rendiment0,02-0,18 kg, amb millor deshidratació.
- També la digestió anaeròbicamata els ous de paràsitsen fangs, millorant la seva estabilitat higiènica i química, reduint els costos d'eliminació de fangs.
3. Menys requeriments de nutrients i flexibilitat operativa
- Els microbis anaeròbics requereixennomés 5%-20%dels nutrients (N, P) que necessiten els processos aeròbics, la qual cosa els fa aptes per a aigües residuals-deficients en nutrients.
- Els microorganismes anaeròbics romanen actius permesos o fins i tot anyssense caiguda significativa i es pot reiniciar ràpidament després de les parades, permetent-hofuncionament intermitent(ideal per a aigües residuals estacionals).
4. Estalvi d'energia i producció de metà
- El tractament aeròbic consumeix0,5-1,0 kWhd'electricitat per kg de COD eliminat per a l'aireació, mentre que els sistemes anaeròbicseliminar els costos de ventilació.
- Digestió anaeròbicaprodueix metà, cedint over 12.000 kJ d'energia per kg de COD eliminat.
- Sense problemes d'escuma (a diferència del tractament aeròbic d'aigües residuals que contenen tensioactiu{0}}).
5. Reducció de la contaminació de l'aire i capacitat de degradació més àmplia
- Pot d'aireació aeròbicavolatilitzar els compostos orgànics, provocant contaminació de l'aire, mentre que els sistemes anaeròbics eviten aquest problema.
- Els microbis anaeròbics podendegradar certs compostos recalcitrants(per exemple, hidrocarburs clorats) que els bacteris aeròbics no poden.
6. Sinèrgia microbiana complexa per a una degradació millorada
- La digestió anaeròbia implica diverses comunitats microbianes que treballen de manera sinèrgica, la qual cosa permet la descomposició de substàncies orgàniques difícils de degradar-- que el tractament aeròbic no pot processar completament.
Inconvenients del tractament anaeròbic
1. Creixement microbià lent i temps d'inici més llarg
- Els microbis anaeròbics creixen lentament, requerintperíodes d'arrencada més llargs i temps de retenció hidràulica (HRT)que els sistemes aeròbics.
2. L'efluent requereix un tractament addicional
- Efluent anaeròbic sovintno compleix els estàndards de descàrregai ha de serpolit amb tractament aeròbic.
3. Necessitat de suplements d'alcalinitat per a aigües residuals de baix-C/N
- Les aigües residuals de baixa-concentració o baixa-C/N poden no tenir alcalinitat, la qual cosa requereixaddició d'alcalinitat externa.
4. Calefacció necessària per a aigües residuals de -contensió baixa
- Si la producció de metà és insuficient per mantenir les temperatures òptimes(30-38 graus), calefacció externaés necessari.
5. Risc d'explosió per metà
- El biogàs (CH₄ + CO₂ + H₂S) ésinflamable i explosiu, requerintdissenys de reactors a prova d'explosió{0}.
6. Sensibilitat als compostos tòxics
- Alifàtics clorats i altres toxinesinhibir els metanògensmés severament que els heteròtrofs aeròbics; un funcionament inadequat pot desestabilitzar el sistema.
7. Es necessita un estricte control de temperatura
- Baixes temperaturesreduir significativament l'eficiència, i la gestió operativa ho ésmés complexaque en els sistemes aeròbics.
8. H₂S Problemes d'olor i corrosió
- Es produeix sulfat (SO₄²⁻) a les aigües residualsH₂S, provocantolorsicorrosió en canonades, motors i calderes.
- Reducció de sulfats tambéconsumeix matèria orgànica,reduint el rendiment de metà.
9. Sense nitrificació
- Sistemes anaeròbicsno pot nitrificar l'amoníac; requereix una activitat microbiana òptimaNivells de NH₃-N de 40 a 70 mg/L.