Anaerobe biologische Behandlung

Einführung

Die anaerobe biologische Behandlung ist ein Abwasserbehandlungsverfahren, bei dem organische Schadstoffe unter Abwesenheit von Sauerstoff abgebaut werden. Es beruht auf anaeroben Mikroorganismen, um komplexe organische Verbindungen in einfachere Substanzen umzuwandeln, vor allem Methan (CH₄) und Kohlendioxid (CO₂). Diese Methode wird aufgrund ihrer Energieeffizienz und geringen Schlammproduktion häufig zur Stabilisierung von Industrieabwässern mit hoher -Konzentration eingesetzt.

Vorteile der anaeroben Behandlung gegenüber der aeroben Behandlung

1. Höhere organische Beladungskapazität

• Die typische Schlammbelastung (F/M) für die anaerobe Behandlung von Industrieabwässern beträgt0,5–1,0 kg BSB₅/(kg MLVSS·d), mehr als doppelt so viel wie aerobe Prozesse (0,1–0,5 kg BSB₅/(kg MLVSS·d)).
• Aufgrund des Fehlens von Sauerstoffübertragungsbeschränkungen ist dieMLVSS (Mixed Liquor Volatile Suspended Solids)in anaeroben Systemen erreichen kann5–10 Maldas der aeroben Systeme.
• Die organische volumetrische Beladungsrate für die anaerobe Behandlung beträgt5–10 kg BSB₅/(m³·d), im Vergleich zu nur0,5–1,0 kg BSB₅/(m³·d)zur Aerobic-Behandlung-a10-facher Unterschied.

2. Geringere Schlammproduktion und bessere Schlammqualität

• Anaerobe Behandlung produziert nur5%–20%der in aeroben Prozessen erzeugten Biomasse.
• Aerobe Methoden produzieren0,25–0,6 kg Schlamm pro kg entnommenem CSB, während anaerobe Methoden nur Ertrag bringen0,02–0,18 kg, mit besserer Entwässerbarkeit.
• Auch anaerobe Verdauungtötet Parasiteneier abim Schlamm, verbessert dessen hygienische und chemische Stabilität und senkt die Kosten für die Schlammentsorgung.

3. Geringerer Nährstoffbedarf und betriebliche Flexibilität

• Anaerobe Mikroben benötigennur 5–20 %der Nährstoffe (N, P), die für aerobe Prozesse benötigt werden, und eignen sich daher für nährstoffarmes Abwasser.
• Anaerobe Mikroorganismen bleiben aktivMonate oder sogar Jahreohne nennenswerten Rückgang und kann nach Abschaltungen schnell wieder neu gestartet werdenintermittierender Betrieb(ideal für saisonales Abwasser).

4. Energieeinsparungen und Methanproduktion

• Aerobe Behandlung verbraucht0,5–1,0 kWhStrom pro kg CSB, der für die Belüftung entfernt wird, während anaerobe SystemeEliminieren Sie die Belüftungskosten.
• Anaerobe Verdauungproduziert Methan, nachgeben over 12.000 kJ Energie pro kg entferntem CSB.
• Keine Schaumprobleme (im Gegensatz zur aeroben Behandlung von tensidhaltigem Abwasser).

5. Reduzierte Luftverschmutzung und breitere Abbaufähigkeit

• Aerobe Belüftungsdoseorganische Verbindungen verflüchtigen, was zu Luftverschmutzung führt, während anaerobe Systeme dieses Problem vermeiden.
• Anaerobe Mikroben könnenbestimmte widerspenstige Verbindungen abbauen(z. B. chlorierte Kohlenwasserstoffe), die aerobe Bakterien nicht aufnehmen können.

6. Komplexe mikrobielle Synergie für verbesserten Abbau

• Bei der anaeroben Verdauung arbeiten verschiedene mikrobielle Gemeinschaften synergetisch zusammen und ermöglichen den Abbau von schwer abbaubaren organischen Stoffen, die durch die aerobe Behandlung nicht vollständig verarbeitet werden können.

Nachteile der anaeroben Behandlung

1. Langsames mikrobielles Wachstum und längere Startzeit

• Anaerobe Mikroben wachsen langsam und erfordernlängere Anfahrzeiten und hydraulische Verweilzeiten (HRT)als aerobe Systeme.

2. Abwasser erfordert eine weitere Behandlung

• Anaerobes Abwasser häufigentspricht nicht den Entladungsstandardsund muss seinmit aerober Behandlung poliert.

3. Alkalinitätsergänzung für Abwasser mit niedrigem C/N-Wert erforderlich

• Abwasser mit niedriger-Konzentration oder niedrigem-C/N weist möglicherweise keine Alkalität aufExterne Alkalitätszugabe.

4. Heizung für Abwasser mit geringer-Konzentration erforderlich

• Wenn die Methanproduktion nicht ausreicht, um optimale Temperaturen aufrechtzuerhalten(30–38 Grad), externe Heizungist notwendig.

5. Explosionsgefahr durch Methan

• Biogas (CH₄ + CO₂ + H₂S) istbrennbar und explosiv, erfordernExplosionssichere-Reaktorkonstruktionen.

6. Empfindlichkeit gegenüber toxischen Verbindungen

• Chloraliphate und andere Toxinehemmen Methanogeneschwerwiegender als aerobe Heterotrophe; Eine unsachgemäße Bedienung kann das System destabilisieren.

7. Strenge Temperaturkontrolle erforderlich

• Niedrige Temperaturendie Effizienz deutlich reduzierenund Betriebsführung istkomplexerals in aeroben Systemen.

8. H₂S-Geruchs- und Korrosionsprobleme

• Sulfat (SO₄²⁻) im Abwasser entstehtH₂S, verursachendGerücheUndKorrosion in Rohren, Motoren und Kesseln.
• Auch Sulfatreduktionverbraucht organisches Material,Verringerung der Methanausbeute.

9. Keine Nitrifikation

• Anaerobe Systemekann Ammoniak nicht nitrifizieren; optimale mikrobielle Aktivität erfordertNH₃-N-Werte von 40–70 mg/L.