Darrere de molts processos de producció industrial, grans volums deaigües residuals riques en orgànicala matèria es generen diàriament. Aquestes aigües residuals es caracteritzen per altes concentracions i són difícils de tractar. Per fer front a aquestes "aigües residuals desafiants", s'està aplicant àmpliament una tecnologia coneguda com "l'arma definitiva":tractament anaeròbic. Aleshores, com funciona exactament? I per què es mereix un títol així?
► Què és el tractament anaeròbic?
En poques paraules,El tractament anaeròbic és un procés que utilitza comunitats microbianes específiques per descompondre i digerir la matèria orgànica de l'aigua en un entorn completament lliure d'oxigen-.A diferència del tractament aeròbic més familiar, que requereix oxigen, s'assembla més a una "festa microbiana" tranquil·la però eficient realitzada en un espai tancat.
► Per què és "l'arma definitiva"?
En primer lloc, pot "digerir" aigües residuals d'{0}}concentració extremadament alta.En comparació amb el tractament aeròbic, un sistema anaeròbic pot tolerar i processar una càrrega molt més gran de contaminants orgànics per unitat de volum, cosa que el fa especialment apte per manejar aigües residuals orgàniques d'alta-concentració d'indústries com araprocessament d'aliments, cervesa i productes biofarmacèutics.Això significa que dins de la mateixa petjada, la seva capacitat de tractament és molt més gran.
En segon lloc, pot convertir els contaminants en energia.Aquesta és la seva característica més captivadora. Durant el procés de tractament, a mesura que els microorganismes descomponen la matèria orgànica, produeixen biogàs, que es compon principalment de metà.Aquest biogàs es pot recollir i utilitzar per generar electricitat o energia tèrmica, aconseguint un canvi fonamental de "gastar energia per tractar aigües residuals" a "recuperar energia de les aigües residuals".
En tercer lloc, els seus costos operatius són més baixos.Perquèno requereix bufat d'aire continu per a l'aireació, el seu consum d'electricitat és molt inferior al del procés convencional de fangs activats aeròbics.Al mateix temps, el creixement microbià és més lent durant tot el procés, donant lloc a una quantitat molt menor d'excés de producció de fangs, la qual cosa redueix encara més la càrrega i el cost del tractament i eliminació dels fangs.
► Principi bàsic: una col·laboració coordinada amb precisió
El tractament anaeròbic no és una reacció única, sinó un procés de tres-etapes retransmès per diversos tipus de microorganismes.
El primer pas és la hidròlisi i l'acidogènesi.Els compostos orgànics de molècules grans-complexes, com ara midó, proteïnes i greixos, es descomponen primer en molècules petites com els monosacàrids i els aminoàcids pels bacteris hidrolítics. Aquestes petites molècules són després fermentades per bacteris acidògens i convertides en àcids grassos volàtils (AGV), alcohols, hidrogen i diòxid de carboni.
El segon pas és la metanogènesi, que és la clau de tot el procés.Els metanògens, els especialistes d'aquesta etapa, surten a l'escenari. Utilitzen principalment l'àcid acètic (un tipus d'àcid gras volàtil) produït en el pas anterior, o utilitzen directament hidrogen i diòxid de carboni, sintetitzant-los finalment en metà. En aquest punt, la contaminació orgànica de les aigües residuals s'ha eliminat substancialment i s'ha transformat en biogàs útil.
► L'"Equip" clau per aconseguir aquest procés
Per garantir que aquesta "festa-sense oxigen" sigui eficient i estable, calen "reactors" sofisticats. Entre ells,la manta de fangs anaeròbics de flux ascendent (UASB)El reactor és una tecnologia clàssica àmpliament aplicada. El seu nucli es troba en el "llit de fangs granulars" d'alta-concentració format a la part inferior del reactor. Les aigües residuals flueixen cap amunt a través d'aquest llit, permetent un contacte complet entre els grànuls del fang i els contaminants, mentre que el biogàs generat ajuda a la barreja. El reactor Expanded Granular Sludge Bed (EGSB) es pot veure com una versió millorada de l'UASB. Mitjançant la incorporació d'un sistema de recirculació, s'aconsegueix majors velocitats de flux ascendent, la qual cosa condueix a una mescla i un contacte més exhaustius entre fangs i aigües residuals, per la qual cosa li permet gestionar aigües residuals de major concentració o complexitat.
► Comprendre les seves limitacions: cap tecnologia és perfecta
Malgrat els seus avantatges destacats, el tractament anaeròbic no és una "panacea". Comprendre les seves mancances és clau per aplicar-lo de manera eficaç.
★ L'inici requereix paciència:Els metanògens clau del sistema creixen lentament, de manera que la posada en marxa i l'aclimatació microbiana d'un nou sistema sovint requereixen una quantitat de temps considerable.
★ Sensibilitat a les condicions ambientals:Els metanògens són molt delicats. Les substàncies tòxiques de les aigües residuals, com els sulfurs, certs ions de metalls pesants i els desinfectants, poden inhibir severament la seva activitat o fins i tot provocar una fallada del sistema.
★ Requisits estrictes de temperatura:La majoria dels sistemes requereixen un ambient relativament càlid (normalment en el rang mesòfil) per a un funcionament estable. Les baixes temperatures poden afectar significativament l'eficiència del tractament i la producció de biogàs.
★ En general, no pot assolir els estàndards de descàrrega per si sol:El tractament anaeròbic elimina principalment la matèria orgànica i té una capacitat limitada per eliminar nutrients com el nitrogen i el fòsfor. Per tant, sovint serveix com a "avantguarda" del tren de tractament i ha de ser seguit per processos posteriors, com ara el tractament aeròbic, per garantir que l'efluent final compleixi completament els estàndards de descàrrega.
En conclusió, amb la seva alta eficiència en el tractament d'aigües residuals d'alta{0}}concentració, la seva característica de producció-d'energia i els seus baixos costos operatius, el tractament anaeròbic realment juga el paper d'"arma bàsica" en el camp del tractament d'aigües residuals orgàniques, especialment per a les aigües residuals industrials. Tanmateix, també és una tecnologia que requereix un disseny i una gestió meticulosos. Aprofitant els seus punts forts alhora que mitiguen les seves debilitats i col·locant-lo en l'etapa adequada d'un procés de tractament, es pot realitzar plenament el seu poder "últim".