Digestoarele anaerobe (un termen general pentru reactoare anaerobe, cum ar fi UASB, IC și EGSB) se bazează pe microorganisme anaerobe (metanogene și acidificanți) pentru a descompune materia organică din apele uzate într-un mediu lipsit de oxigen{0}}. Acesta este un proces de bază pentru tratarea apelor uzate cu-concentrație mare.
I. Funcții de bază
1. Degradarea-COD cu concentrație ridicată, reducerea semnificativă a poluanților: apele uzate organice cu-concentrație mare de la abatoare, fabrici de procesare a alimentelor, berării, ferme de animale și unități de alimentație publică au adesea un COD influent de zeci de mii de mg/L. Moleculele organice mari suferă o reacție anaerobă în trei-etape:
1) Hidroliza și acidificarea: moleculele organice mari se descompun în acizi organici mai mici;
2) Producția de hidrogen și acid acetic;
3) Metanogeneză: Acidul acetic este transformat în metan (biogaz). În vopsirea, imprimarea și industriile chimice, etapa anaerobă poate elimina 60%–85% COD din apele uzate cu concentrație mare-, reducând semnificativ încărcarea biochimică aerobă ulterioară și economisind energia de aerare.
2. Îndepărtarea sulfatului și a azotului amoniac (cantități mici)
Sulfatul din apele reziduale este redus la hidrogen sulfurat de bacteriile-reducătoare de sulfat; azotul organic suferă amonificare, transformându-l în azot amoniac. Procesele anaerobe nu pot elimina azotul, astfel încât azotul total rămâne în esență neschimbat, dar nivelurile de azot amoniac vor crește, necesitând procese ulterioare de nitrificare și denitrificare.
3. Reducerea nămolului și valorificarea resurselor de biogaz
Procesul anaerob produce semnificativ mai puțin nămol decât procesul aerob; generează biogaz (50%–70% conținut de metan), care poate fi ars pentru generarea de energie și încălzire, realizând recuperarea energiei.
4. Biodegradabilitate îmbunătățită a apelor uzate
Unele materii organice macromoleculare recalcitrante suferă hidroliză și acidificare, ducând la scindarea lanțului și un raport B/C îmbunătățit, ceea ce duce la rezultate mai bune de tratament în rezervoarele aerobe ulterioare.
II. Procesul tipic de împărțire a funcțiilor în digestorul anaerob
Debitul apei uzate: rezervor de egalizare → digestor anaerob → rezervor anoxic → rezervor aerob → rezervor secundar de decantare
1. Digestorul anaerob îndepărtează majoritatea poluanților organici din partea din față, reducând sarcina;
2. Rezervorul aerob îndepărtează în profunzime COD rezidual și îndepărtează simultan azotul amoniac prin nitrificare;
3. Etapa anaerobă nu poate finaliza eliminarea totală a azotului; eliminarea totală a azotului se bazează pe denitrificarea anoxică ulterioară.
III. Puncte cheie pentru funcționarea-la fața locului
1. Controlați strict oxigenul dizolvat (DO); rezervorul trebuie să fie lipsit de oxigen, deoarece acest lucru va inhiba bacteriile metanogene;
2. Controlați pH-ul influentului la 6,5–7,8; acidificarea excesivă va provoca o creștere a VFA efluenților și colapsul sistemului;
3. Temperatura potrivita: in jur de 35 de grade (mezotrop); temperaturile scăzute vor reduce semnificativ eficiența tratamentului;
4. Influentul nu trebuie să conțină cantități mari de sulfuri, metale grele sau inhibitori toxici, deoarece aceștia vor dăuna bacteriilor.
Digestoarele anaerobe sunt în esență „unități de tratare primară” pentru apele uzate, concepute special pentru a procesa concentrații mari de poluanți organici, pentru a produce biogaz și pentru a reduce presiunea pe rezervoarele aerobe din aval; cu toate acestea, ele nu au capacitatea de a elimina azotul sau fosforul total și nu pot fi utilizate ca tratament independent de capăt-de-tevilor.