За многими промышленными производственными процессами стоят большие объемысточные воды, богатые органическимиматерия генерируется ежедневно. Эти сточные воды характеризуются высокими концентрациями и трудно очищаются. Для борьбы с этими «сложными сточными водами» широко применяется технология, известная как «совершенное оружие»:анаэробная обработка. Итак, как именно это работает? И почему он заслуживает такого названия?
► Что такое анаэробное лечение?
Проще говоря,анаэробная очистка – это процесс, в котором определенные микробные сообщества разлагают и переваривают органические вещества в воде в среде,-полностью свободной от кислорода.В отличие от более знакомого аэробного лечения, которое требует подачи кислорода, оно больше похоже на тихий, но эффективный «микробный пир», проводимый в замкнутом пространстве.
► Почему это «Абсолютное оружие»?
Во-первых, он может «переваривать» сточные воды с чрезвычайно высокой-концентрацией.По сравнению с аэробной очисткой анаэробная система может выдерживать и перерабатывать гораздо более высокую нагрузку органических загрязнителей на единицу объема, что делает ее особенно подходящей для обработки сточных вод с высокой-концентрацией органических веществ в таких отраслях, какпищевая промышленность, пивоварение и биофармацевтика.Это означает, что в пределах той же зоны его очистная способность намного выше.
Во-вторых, он может преобразовывать загрязняющие вещества в энергию.Это его самая захватывающая особенность. В процессе очистки микроорганизмы разлагают органические вещества и производят биогаз, состоящий в основном из метана.Этот биогаз можно собирать и использовать для выработки электроэнергии или тепловой энергии., добившись фундаментального перехода от «расхода энергии на очистку сточных вод» к «извлечению энергии из сточных вод».
В-третьих, его эксплуатационные расходы ниже.Потому чтоон не требует непрерывной продувки воздухом для аэрации, его потребление электроэнергии намного ниже, чем у обычного аэробного процесса с активным илом.В то же время рост микробов замедляется на протяжении всего процесса, что приводит к значительно меньшему количеству избыточного ила, что еще больше снижает нагрузку и стоимость обработки и утилизации осадка.
► Основной принцип: точно скоординированное сотрудничество
Анаэробная обработка – это не одна реакция, а трехэтапный-процесс, в котором участвуют несколько типов микроорганизмов.
Первым этапом является гидролиз и ацидогенез.Сложные крупные-органические соединения, такие как крахмал, белки и жиры, сначала расщепляются гидролитическими бактериями на более мелкие молекулы, такие как моносахариды и аминокислоты. Эти небольшие молекулы затем ферментируются ацидогенными бактериями и превращаются в летучие жирные кислоты (ЛЖК), спирты, водород и углекислый газ.
Второй этап — метаногенез, который является ключом ко всему процессу.На сцену выходят метаногены, специалисты по этому этапу. Они в основном используют уксусную кислоту (тип летучей жирной кислоты), полученную на предыдущем этапе, или напрямую используют водород и углекислый газ, в конечном итоге синтезируя их в метан. На данный момент органические загрязнения сточных вод в значительной степени удалены и преобразованы в полезный биогаз.
► Ключевое «оборудование» для достижения этого процесса
Чтобы этот «бескислородный-пир» протекал эффективно и стабильно, необходимы сложные «реакторы». Среди них,Анаэробный иловый покров с восходящим потоком (UASB)Реактор представляет собой широко применяемую классическую технологию. Его ядро находится в «слое гранулированного ила» высокой-концентрации, образующемся на дне реактора. Сточные воды проходят вверх через этот слой, обеспечивая тщательный контакт между гранулами ила и загрязняющими веществами, а образующийся биогаз способствует смешиванию. Реактор с расширенным слоем гранулированного ила (EGSB) можно рассматривать как усовершенствованную версию UASB. За счет включения системы рециркуляции достигается более высокая скорость восходящего потока, что приводит к более тщательному смешиванию и контакту между осадком и сточными водами, что позволяет обрабатывать сточные воды более высоких концентраций или большей сложности.
► Понимание своих ограничений: ни одна технология не идеальна
Несмотря на свои выдающиеся преимущества, анаэробное лечение не является «панацеей». Понимание его недостатков является ключом к его эффективному применению.
★ Запуск требует терпения:Ключевые метаногены в системе растут медленно, поэтому запуск и микробная акклиматизация новой системы часто требуют значительного времени.
★ Чувствительность к условиям окружающей среды:Метаногены очень деликатны. Токсичные вещества в сточных водах, такие как сульфиды, ионы некоторых тяжелых металлов и дезинфицирующие средства, могут серьезно подавлять их активность или даже вызывать сбой в системе.
★ Строгие температурные требования:Большинству систем для стабильной работы требуется относительно теплая среда (обычно в мезофильном диапазоне). Низкие температуры могут существенно повлиять на эффективность очистки и производство биогаза.
★ Как правило, невозможно достичь стандартов сброса самостоятельно:Анаэробная обработка в первую очередь удаляет органические вещества и имеет ограниченную способность удалять питательные вещества, такие как азот и фосфор. Таким образом, он часто служит «авангардом» линии очистки, и за ним должны следовать последующие процессы, такие как аэробная очистка, чтобы гарантировать, что конечные сточные воды полностью соответствуют стандартам сброса.
В заключение отметим, что благодаря высокой эффективности очистки сточных вод с высокой-концентрацией, энерговыделяющим-характеристикам и низким эксплуатационным расходам анаэробная очистка действительно играет роль «основного оружия» в области очистки органических сточных вод, особенно промышленных сточных вод. Однако это также технология, которая требует тщательного проектирования и управления. Используя его сильные стороны, одновременно смягчая его слабости и помещая его на соответствующий этап лечебного процесса, можно полностью реализовать его «окончательную» силу.