Iza mnogih industrijskih proizvodnih procesa, velike količineotpadne vode bogate organskim sastojcimamaterije se stvaraju svakodnevno. Ovu otpadnu vodu karakteriziraju visoke koncentracije i teško se tretira. Za rješavanje ove "izazovne otpadne vode" široko se primjenjuje tehnologija poznata kao "krajnje oružje":anaerobni tretman. Dakle, kako to tačno funkcionira? I zašto zaslužuje takvu titulu?
► Šta je anaerobni tretman?
jednostavno rečeno,Anaerobni tretman je proces koji koristi specifične mikrobne zajednice za razgradnju i varenje organske materije u vodi u potpuno-okruženju bez kiseonika.Za razliku od poznatijeg aerobnog tretmana, koji zahteva ubrizgavanje kiseonika, on više liči na tihu, ali efikasnu "mikrobnu gozbu" koja se održava u zatvorenom prostoru.
► Zašto je to "Ultimate Weapon"?
Prvo, može "provariti" otpadnu vodu ekstremne-koncentracije.U poređenju sa aerobnim tretmanom, anaerobni sistem može tolerisati i obraditi mnogo veće količine organskih zagađivača po jedinici zapremine, što ga čini posebno veštim za rukovanje organskim otpadnim vodama visoke-koncentracije iz industrija kao što je npr.prerada hrane, pivarstvo i biofarmaceutika.To znači da je u okviru istog otiska njegov kapacitet tretmana daleko veći.
Drugo, može pretvoriti zagađivače u energiju.Ovo je njegova najzanimljivija karakteristika. Tokom procesa tretmana, kako mikroorganizmi razlažu organsku materiju, oni proizvode biogas, koji se prvenstveno sastoji od metana.Ovaj biogas se može sakupljati i koristiti za proizvodnju električne ili toplotne energije, postižući fundamentalni pomak od "trošenja energije za tretman otpadnih voda" na "povraćaj energije iz otpadnih voda".
Treće, njegovi operativni troškovi su niži.Jerne zahtijeva kontinuirano puhanje zraka za aeraciju, njegova potrošnja električne energije je daleko niža od one kod konvencionalnog aerobnog procesa aktivnog mulja.U isto vrijeme, rast mikroba je sporiji tijekom cijelog procesa, što rezultira mnogo manjom količinom viška proizvodnje mulja, što dodatno smanjuje opterećenje i troškove obrade i odlaganja mulja.
► Osnovni princip: Precizno koordinirana saradnja
Anaerobni tretman nije pojedinačna reakcija, već proces u tri-faze koji prenosi više vrsta mikroorganizama.
Prvi korak je hidroliza i acidogeneza.Složena organska jedinjenja velikih-molekula, kao što su škrob, proteini i masti, prvo se razlažu na male molekule poput monosaharida i aminokiselina od strane hidrolitičkih bakterija. Ove male molekule zatim fermentiraju acidogene bakterije i pretvaraju ih u hlapljive masne kiseline (VFA), alkohole, vodonik i ugljični dioksid.
Drugi korak je metanogeneza, koja je ključ cijelog procesa.Na scenu stupaju metanogeni, stručnjaci za ovu fazu. Oni prvenstveno koriste octenu kiselinu (vrstu hlapljive masne kiseline) proizvedenu u prethodnom koraku, ili direktno koriste vodonik i ugljični dioksid, na kraju ih sintetizirajući u metan. U ovom trenutku, organsko zagađenje u otpadnim vodama je značajno uklonjeno i pretvoreno u koristan biogas.
► Ključna "oprema" za postizanje ovog procesa
Kako bi se osiguralo da se ova "gozba bez kisika-" odvija efikasno i stabilno, potrebni su sofisticirani "reaktori". među njima,upflow anaerobni mulj pokrivač (UASB)reaktor je široko primijenjena klasična tehnologija. Njegovo jezgro leži u visoko-koncentriranom "sloju granuliranog mulja" formiranom na dnu reaktora. Otpadna voda teče prema gore kroz ovaj sloj, omogućavajući potpuni kontakt između granula mulja i zagađivača, dok nastali biogas pomaže u miješanju. Reaktor sa proširenim slojem granuliranog mulja (EGSB) može se posmatrati kao poboljšana verzija UASB-a. Ugrađivanjem recirkulacijskog sistema postiže se veće brzine uzlaznog toka, što dovodi do temeljitijeg miješanja i kontakta između mulja i otpadne vode, čime mu omogućava rukovanje otpadnim vodama veće koncentracije ili veće složenosti.
► Razumijevanje njegovih ograničenja: nijedna tehnologija nije savršena
Uprkos izvanrednim prednostima, anaerobni tretman nije "panaceja". Razumijevanje njegovih nedostataka ključno je za njegovu efikasnu primjenu.
★ Za pokretanje je potrebno strpljenje:Ključni metanogeni u sistemu rastu sporo, tako da pokretanje i mikrobna aklimatizacija novog sistema često zahtevaju dosta vremena.
★ Osetljivost na uslove okoline:Metanogeni su veoma delikatni. Toksične tvari u otpadnoj vodi, kao što su sulfidi, joni određenih teških metala i dezinficijensi, mogu ozbiljno inhibirati njihovu aktivnost ili čak uzrokovati kvar sistema.
★ Strogi temperaturni zahtjevi:Većina sistema zahteva relativno toplo okruženje (obično u mezofilnom opsegu) za stabilan rad. Niske temperature mogu značajno uticati na efikasnost tretmana i proizvodnju biogasa.
★ Generalno ne može samostalno postići standarde pražnjenja:Anaerobni tretman prvenstveno uklanja organsku materiju i ima ograničen kapacitet za uklanjanje nutrijenata kao što su dušik i fosfor. Stoga, često služi kao "prednja straža" u nizu za tretman i treba ga pratiti naknadnim procesima, kao što je aerobni tretman, kako bi se osiguralo da konačni efluent u potpunosti ispunjava standarde za ispuštanje.
Zaključno, sa svojom visokom efikasnošću u tretmanu otpadnih voda visoke{0}}koncentracije, svojstvima proizvodnje energije-i niskim operativnim troškovima, anaerobni tretman zaista igra ulogu "osnovnog oružja" u oblasti organskog tretmana otpadnih voda, posebno za industrijske otpadne vode. Međutim, to je i tehnologija koja zahtijeva pedantan dizajn i upravljanje. Iskorištavanjem njegovih prednosti uz ublažavanje slabosti i postavljanje u odgovarajuću fazu procesa liječenja, njegova "konačna" moć može se u potpunosti ostvariti.