Анаэробные варочные котлы (общий термин для анаэробных реакторов, таких как UASB, IC и EGSB) используют анаэробные микроорганизмы (метаногены и подкислители) для разложения органических веществ в сточных водах в-бескислородной среде. Это основной процесс очистки сточных вод с высокой-концентрацией.
I. Основные функции
1. Снижение высокой-концентрации ХПК, значительное сокращение количества загрязняющих веществ. Сточные воды с высокой-концентрацией органических веществ скотобоен, предприятий пищевой промышленности, пивоваренных заводов, животноводческих ферм и предприятий общественного питания часто имеют ХПК, составляющий десятки тысяч мг/л. Крупные органические молекулы подвергаются трехэтапной анаэробной реакции:
1) Гидролиз и подкисление: крупные органические молекулы распадаются на более мелкие органические кислоты;
2) Производство водорода и уксусной кислоты;
3) Метаногенез: Уксусная кислота превращается в метан (биогаз). В красильной, полиграфической и химической промышленности анаэробная стадия позволяет удалить 60–85 % ХПК из сточных вод с высокой-концентрацией, что значительно снижает последующую аэробную биохимическую нагрузку и экономит энергию аэрации.
2. Удаление сульфата и некоторого количества аммиачного азота (небольшое количество).
Сульфат в сточных водах восстанавливается до сероводорода сульфатредуцирующими бактериями; органический азот подвергается аммонификации, превращая его в аммиачный азот. Анаэробные процессы не могут удалить азот, поэтому общий азот остается практически неизменным, но уровень аммиачного азота будет увеличиваться, что приводит к необходимости последующих процессов нитрификации и денитрификации.
3. Сокращение осадка и восстановление ресурсов биогаза
Анаэробный процесс производит значительно меньше осадка, чем аэробный процесс; он генерирует биогаз (содержание метана 50–70%), который можно сжигать для производства электроэнергии и отопления, обеспечивая рекуперацию энергии.
4. Улучшенная биоразлагаемость сточных вод.
Некоторые неподатливые макромолекулярные органические вещества подвергаются гидролизу и подкислению, что приводит к разрыву цепи и улучшению соотношения B/C, что приводит к лучшим результатам очистки в последующих аэробных резервуарах.
II. Типичное технологическое разделение функций в анаэробном варочном котле
Поток сточных вод: уравнительный резервуар → анаэробный варочный котел → бескислородный резервуар → аэробный резервуар → вторичный отстойник.
1. Анаэробный варочный котел удаляет большую часть органических загрязнителей на входе, снижая нагрузку;
2. Аэробный резервуар глубоко удаляет остатки ХПК и одновременно удаляет аммиачный азот посредством нитрификации;
3. Анаэробная стадия не может полностью удалить азот; Полное удаление азота зависит от последующей бескислородной денитрификации.
III. Ключевые моменты для работы на-объекте
1. Строго контролировать растворенный кислород (РК); в резервуаре не должно быть кислорода, так как это будет подавлять метаногенные бактерии;
2. Контролировать pH приточной воды до 6,5–7,8; чрезмерное закисление приведет к резкому увеличению выбросов ЛЖК и разрушению системы;
3. Подходящая температура: около 35 градусов (мезотропная); низкие температуры существенно снизят эффективность лечения;
4. Сток не должен содержать большого количества сульфидов, тяжелых металлов или токсичных ингибиторов, поскольку они могут нанести вред бактериям.
Анаэробные варочные котлы, по сути, представляют собой «установки первичной очистки» сточных вод, специально предназначенные для обработки высоких концентраций органических загрязнителей, производства биогаза и снижения давления на расположенные ниже по течению аэробные резервуары; однако они не способны удалять весь азот или фосфор и не могут использоваться в качестве отдельной обработки-концов-труб.