Indledning
Anaerob biologisk rensning er en spildevandsbehandlingsproces, der nedbryder organiske forurenende stoffer i fravær af ilt. Den er afhængig af anaerobe mikroorganismer til at omdanne komplekse organiske forbindelser til enklere stoffer, primært metan (CH4) og kuldioxid (CO₂). Denne metode bruges i vid udstrækning til industrielt spildevand og slamstabilisering med høj-styrke på grund af dets energieffektivitet og lave slamproduktion.
Fordele ved anaerob behandling frem for aerob behandling
1. Højere organisk lastekapacitet
- Den typiske slambelastning (F/M) til anaerob behandling af industrispildevand er0,5-1,0 kg BOD₅/(kg MLVSS·d)mere end det dobbelte af aerobe processer (0,1-0,5 kg BOD₅/(kg MLVSS·d)).
- På grund af fraværet af iltoverførselsbegrænsninger,MLVSS (Mixed Liquor Volatile Suspended Solids)i anaerobe systemer kan nå5-10 gangedet med aerobe systemer.
- Den organiske volumetriske belastningshastighed for anaerob behandling er5–10 kg BOD₅/(m³·d), sammenlignet med kun0,5-1,0 kg BOD₅/(m³·d)til aerob behandling-a10 gange forskel.
2. Lavere slamproduktion & bedre slamkvalitet
- Anaerob behandling producerer kun5%–20%af den biomasse, der genereres i aerobe processer.
- Aerobe metoder producerer0,25–0,6 kg slam pr. kg fjernet COD, mens anaerobe metoder kun giver0,02–0,18 kg, med bedre afvandbarhed.
- Anaerob fordøjelse ogsådræber parasitægi slam, hvilket forbedrer dets hygiejniske og kemiske stabilitet, hvilket reducerer omkostningerne til bortskaffelse af slam.
3. Lavere næringsstofbehov & operationel fleksibilitet
- Anaerobe mikrober kræverkun 5%-20%af de næringsstoffer (N, P), der er nødvendige for aerobe processer, hvilket gør dem velegnede til-spildevand med mangel på næringsstoffer.
- Anaerobe mikroorganismer forbliver aktive formåneder eller endda åruden væsentlig tilbagegang og kan genstarte hurtigt efter nedlukninger, hvilket tilladerintermitterende operation(ideel til sæsonbestemt spildevand).
4. Energibesparelser & Metanproduktion
- Aerob behandling tærer0,5-1,0 kWhaf elektricitet pr. kg COD fjernet til beluftning, mens anaerobe systemereliminere beluftningsomkostninger.
- Anaerob fordøjelseproducerer metan, der giver over 12.000 kJ energi pr. kg fjernet COD.
- Ingen problemer med skum (i modsætning til aerob behandling af overfladeaktive stoffer-indeholdende spildevand).
5. Reduceret luftforurening og bredere nedbrydningsevne
- Aerob beluftning kanfordampe organiske forbindelser, hvilket forårsager luftforurening, hvorimod anaerobe systemer undgår dette problem.
- Anaerobe mikrober kannedbryde visse genstridige forbindelser(f.eks. klorerede kulbrinter), som aerobe bakterier ikke kan.
6. Kompleks mikrobiel synergi for forbedret nedbrydning
- Anaerob fordøjelse involverer forskellige mikrobielle samfund, der arbejder synergistisk, hvilket muliggør nedbrydning af svært-at-nedbrydelige organiske stoffer, som aerob behandling ikke kan behandle fuldt ud.
Ulemper ved anaerob behandling
1. Langsom mikrobiel vækst og længere opstartstid
- Anaerobe mikrober vokser langsomt, hvilket kræverlængere opstartsperioder og hydrauliske retentionstider (HRT)end aerobe systemer.
2. Spildevand kræver yderligere behandling
- Anaerobt spildevand ofteikke opfylder udledningsstandarderneog skal værepoleret med aerob behandling.
3. Alkalinitetstilskud påkrævet for lavt-C/N spildevand
- Lav-koncentration eller lav-C/N spildevand kan mangle alkalinitet, hvilket kræverekstern alkalinitetstilsætning.
4. Opvarmning påkrævet til spildevand med lav-styrke
- Hvis metanproduktionen er utilstrækkelig til at opretholde optimale temperaturer(30–38 grader), ekstern opvarmninger nødvendigt.
5. Eksplosionsrisiko fra metan
- Biogas (CH4 + CO₂ + H₂S) erbrandfarlig og eksplosiv, krævereksplosionssikret-reaktordesign.
6. Følsomhed over for giftige forbindelser
- Klorerede alifatiske stoffer og andre toksinerhæmmer methanogenermere alvorligt end aerobe heterotrofer; forkert betjening kan destabilisere systemet.
7. Streng temperaturkontrol nødvendig
- Lave temperaturerreducere effektiviteten markant, og driftsledelse ermere kompleksend i aerobe systemer.
8. H₂S lugt- og korrosionsproblemer
- Sulfat (SO₄²⁻) i spildevand producererH₂S, forårsagerlugteogkorrosion i rør, motorer og kedler.
- Sulfatreduktion ogsåforbruger organisk stof,reduktion af metanudbyttet.
9. Ingen nitrifikation
- Anaerobe systemerkan ikke nitrificere ammoniak; optimal mikrobiel aktivitet kræverNH₃-N-niveauer på 40-70 mg/L.