I. Überblick über die anaerobe Verdauung
Die anaerobe Vergärung ist eine biologische Behandlungstechnologie, die bakterielle enzymatische Reaktionen zum Abbau organischer Stoffe nutzt. Anfangs wurde diese Technologie hauptsächlich in städtischen Kläranlagen zur Behandlung von Schlamm aus Vorklärbecken und überschüssigem Belebtschlamm eingesetzt. Mit dem technologischen Fortschritt wird sein Wert für die Behandlung organischer Abwässer und die Ressourcennutzung neu bewertet.
II. Mechanismus der anaeroben Verdauung
Die anaerobe Verdauung ist ein komplexer biochemischer Prozess. Aus Sicht der Fermentation kann sie in drei Phasen unterteilt werden; Aus mikrobiologischer Sicht gliedert es sich im Wesentlichen in zwei Wirkstadien.
1. Drei Phasen des Fermentationsprozesses
Saure Fermentationsstufe: Wenn die Konzentration organischer Stoffe im Abwasser zu hoch ist und der gelöste Sauerstoff erschöpft ist und ein anaerober Zustand entsteht, zersetzen sich Kohlenhydrate schnell und es entstehen niedere Fettsäuren wie Essigsäure, Propionsäure und Buttersäure. Zu diesem Zeitpunkt sinkt der pH-Wert schnell auf 5,0–6,0 und das Abwasser verströmt einen starken fauligen Geruch.
Stufe der Säurereduzierung: Organische Säuren und stickstoffhaltige Verbindungen beginnen sich zu zersetzen und bilden Substanzen wie Ammoniak und Amine. Der pH-Wert steigt allmählich auf 6,0–6,5 und der BSB erreicht seinen Höhepunkt, begleitet von Schaumbildung und Feststoffschwimmen.
Phase der alkalischen Fermentation: Dies ist die letzte Phase der Verdauung. Angesammelte organische Säuren werden in Methan, Kohlendioxid und Ammoniak zersetzt, und fast alle faser- und stickstoffhaltigen organischen Stoffe werden zersetzt. Zu diesem Zeitpunkt steigt der pH-Wert auf über 7,5, der BSB sinkt stark und der Verdauungsprozess ist abgeschlossen.
2. Zwei Stufen in der Mikrobiologie
Stufe 1 (Säureproduktionsstufe): Unter der Wirkung säureproduzierender Bakterien (fakultative und obligate Anaerobier, die in der Natur weit verbreitet sind) wird organisches Material in niedere Fettsäuren, Aldehyde, Alkohole usw. zerlegt. Säureproduzierende Bakterien vermehren sich schnell und sind sehr anpassungsfähig an die Umwelt.
Stufe 2 (Methan-Fermentationsstufe): Methanogene verwerten die Produkte der ersten Stufe und zersetzen sie in Methan und Kohlendioxid. Methanogene sind obligate Anaerobier mit extrem langsamer Reproduktionsrate und reagieren sehr empfindlich auf Umweltfaktoren (pH-Wert, Temperatur, toxische Substanzen).
Schlüsselkontrollpunkt: Der Kontrollfaktor für die anaerobe Vergärung ist die Proliferationsrate von Methanogenen. Bei der kontinuierlichen Fermentation müssen Verflüssigung und Vergasung ein dynamisches Gleichgewicht wahren. Wenn die Umwelt gestört wird, stoppt die Methanfermentation, was zur Ansammlung niedrigerer Fettsäuren und zu einer abnormalen Verdauung führt.
III. Vor- und Nachteile der anaeroben Vergärung
Obwohl die anaerobe Vergärung angesichts des aktuellen Mainstream-Trends bei der Behandlung organischer Abfälle in Richtung Dehydrierung, Trocknung oder Verbrennung gewisse Einschränkungen in der Anwendung aufweist, machen ihre einzigartigen Vorteile sie in der aktuellen energieknappen Umgebung von Bedeutung.
1. Nachteilsanalyse
Das Abwasser erfordert eine Zweitbehandlung: Die Konzentration der restlichen organischen Substanz in der Aufschlussflüssigkeit bleibt hoch und erfordert eine weitere Behandlung.
Geruchsproblem: Schwefel- und stickstoffhaltiges Abwasser erzeugt bei der reduktiven Zersetzung Schwefelwasserstoff und Ammoniak und erzeugt üble Gerüche.
Wirtschaftliche Einschränkungen: Die herkömmliche anaerobe Vergärung ist für Abwasser mit geringer -Konzentration nicht wirtschaftlich.
2. Vorteilsanalyse
Energieeinsparung: Das erzeugte Biogas kann als Brennstoff verwendet werden, wobei die Stromkosten nur ein -Zehntel der Kosten einer biologischen Oxidation betragen.
Geringe und stabile Schlammproduktion: Die Menge an überschüssigem Schlamm ist gering und weist hervorragende Eindickungs- und Entwässerungseigenschaften auf. Der Faulschlamm ist hygienisch und chemisch stabil und kann als Abfall oder Tierfutter verwendet werden.
Hohe Aufbereitungskapazität: Es hat eine erhebliche Verflüssigungswirkung auf Feststoffe im Abwasser.
Betriebs- und Gerätevorteile: Das Gerät ist einfach aufgebaut, arbeitet in einem geschlossenen System ohne Geruchsbelästigung und erfordert für den Betrieb keine besonderen technischen Kenntnisse.
Technologische Erweiterung: Mit der Entwicklung von anaeroben Belebtschlamm- und Wirbelschichtverfahren wird diese Technologie nach und nach auf die Behandlung von Abwasser mit geringer{0}}Konzentration anwendbar, und es wird erwartet, dass sich ihre Wirtschaftlichkeit verbessert.