مکانیسم و ​​مزایا/معایب فناوری هضم بی هوازی برای تصفیه فاضلاب

هضم بی هوازی یک فناوری تصفیه بیولوژیکی است که از واکنش های آنزیمی باکتریایی برای تجزیه مواد آلی استفاده می کند. در ابتدا، این فناوری عمدتاً در تصفیه خانه های فاضلاب شهری برای تصفیه لجن مخازن ته نشینی اولیه و لجن فعال اضافی مورد استفاده قرار گرفت. با پیشرفت های تکنولوژیکی، ارزش آن در تصفیه فاضلاب آلی و استفاده از منابع در حال ارزیابی مجدد است.

هضم بی هوازی یک فرآیند بیوشیمیایی پیچیده است. از دیدگاه تخمیر، می توان آن را به سه مرحله تقسیم کرد. از دیدگاه میکروبیولوژیکی، عمدتاً به دو مرحله عمل تقسیم می شود.

1. سه مرحله از فرآیند تخمیر

مرحله تخمیر اسیدی: هنگامی که غلظت مواد آلی در فاضلاب بسیار زیاد است و اکسیژن محلول کاهش می یابد و حالت بی هوازی ایجاد می شود، کربوهیدرات ها به سرعت تجزیه می شوند و اسیدهای چرب کمتری مانند اسید استیک، اسید پروپیونیک و اسید بوتیریک تولید می کنند. در این زمان، مقدار pH به سرعت به 5.0-6.0 کاهش می‌یابد و فاضلاب بوی گندیده‌ای قوی آزاد می‌کند.

مرحله کاهش اسیدیته: اسیدهای آلی و ترکیبات نیتروژن دار شروع به تجزیه می کنند و موادی مانند آمونیاک و آمین تولید می کنند. pH به تدریج به 6.0-6.5 افزایش می یابد و BOD به اوج خود می رسد که همراه با کف کردن و شناور شدن جامد است.

مرحله تخمیر قلیایی: این مرحله نهایی هضم است. اسیدهای آلی انباشته شده به متان، دی اکسید کربن و آمونیاک تجزیه می شوند و تقریباً تمام فیبرها و نیتروژن{1}}حاوی مواد آلی تجزیه می شوند. در این مرحله pH از 7.5 بالاتر می رود، BOD به شدت کاهش می یابد و فرآیند هضم کامل می شود.

2. دو مرحله در میکروبیولوژی

مرحله 1 (مرحله تولید اسید): تحت تأثیر باکتری های تولید کننده اسید (بی هوازی اختیاری و اجباری که به طور گسترده در طبیعت یافت می شود)، مواد آلی به اسیدهای چرب پایین تر، آلدئیدها، الکل ها و غیره تجزیه می شوند.

مرحله 2 (مرحله تخمیر متان): متانوژن ها از محصولات مرحله اول استفاده می کنند و آنها را به متان و دی اکسید کربن تجزیه می کنند. متانوژن ها بی هوازی های اجباری با سرعت تولید مثل بسیار پایین هستند و به عوامل محیطی (PH، دما، مواد سمی) بسیار حساس هستند.

نکته کلیدی کنترل: عامل کنترل کننده هضم بی هوازی، میزان تکثیر متانوژن ها است. در تخمیر مداوم، مایع سازی و تبدیل به گاز باید تعادل دینامیکی را حفظ کند. اگر محیط مختل شود، تخمیر متان متوقف می شود و منجر به تجمع اسیدهای چرب پایین تر و هضم غیرعادی می شود.

اگرچه هضم بی هوازی با توجه به روند اصلی فعلی در تصفیه پسماندهای آلی به سمت کم آبی، خشک کردن یا سوزاندن محدودیت‌های خاصی در کاربرد دارد، اما مزایای منحصر به فرد آن آن را در محیط کم انرژی فعلی قابل توجه می‌کند.

1. تجزیه و تحلیل معایب

پساب نیاز به تصفیه ثانویه دارد: غلظت مواد آلی باقیمانده در مایع جداسازی هضم بالا باقی می ماند و نیاز به تصفیه بیشتر دارد.

مشکل بو: فاضلاب حاوی گوگرد و نیتروژن{0}}هیدروژن سولفید و آمونیاک در طی تجزیه تقلیل‌دهنده تولید می‌کند و بوهای متعفن منتشر می‌کند.

محدودیت‌های اقتصادی: هضم بی‌هوازی سنتی برای فاضلاب با غلظت پایین مقرون به صرفه نیست.

2. تجزیه و تحلیل مزایا

صرفه جویی در مصرف انرژی: بیوگاز تولید شده را می توان به عنوان سوخت استفاده کرد، با هزینه انرژی تنها یک-هزینه اکسیداسیون بیولوژیکی.

تولید لجن کم و پایدار: مقدار لجن اضافی کم است و خاصیت غلیظ کننده و آبگیری عالی دارد. لجن هضم شده از نظر بهداشتی و شیمیایی پایدار است و می تواند به عنوان زباله یا خوراک دام استفاده شود.

ظرفیت تصفیه بالا: اثر روانگرایی قابل توجهی روی مواد جامد در فاضلاب دارد.

مزایای عملیاتی و تجهیزاتی: تجهیزات دارای ساختار ساده ای هستند، در یک سیستم بسته بدون آلودگی بو عمل می کنند و برای کار کردن به مهارت های فنی خاصی نیاز ندارند.

گسترش فن آوری: با توسعه فرآیندهای لجن فعال بی هوازی و بستر سیال، این فناوری به تدریج در تصفیه فاضلاب با غلظت کم قابل استفاده است و انتظار می رود بازده اقتصادی آن بهبود یابد.