I. Descripción general de la digestión anaeróbica
La digestión anaeróbica es una tecnología de tratamiento biológico que utiliza reacciones enzimáticas bacterianas para degradar la materia orgánica. Inicialmente, esta tecnología se utilizaba principalmente en plantas depuradoras de aguas residuales urbanas para tratar los lodos procedentes de tanques de sedimentación primaria y el exceso de lodos activados. Con los avances tecnológicos, se está reevaluando su valor en el tratamiento de aguas residuales orgánicas y la utilización de recursos.
II. Mecanismo de digestión anaeróbica
La digestión anaeróbica es un proceso bioquímico complejo. Desde el punto de vista de la fermentación, se puede dividir en tres etapas; Desde una perspectiva microbiológica, se divide principalmente en dos etapas de acción.
1. Tres etapas del proceso de fermentación
Etapa de fermentación ácida: cuando la concentración de materia orgánica en las aguas residuales es demasiado alta y el oxígeno disuelto se agota, formando un estado anaeróbico, los carbohidratos se descomponen rápidamente y producen ácidos grasos inferiores como el ácido acético, el ácido propiónico y el ácido butírico. En este momento, el valor del pH cae rápidamente a 5,0-6,0 y el agua residual libera un fuerte olor pútrido.
Etapa de reducción de la acidez: Los ácidos orgánicos y los compuestos nitrogenados comienzan a descomponerse, produciendo sustancias como amoníaco y aminas. El pH aumenta gradualmente hasta 6,0-6,5 y la DBO alcanza su máximo, acompañada de formación de espuma y flotación sólida.
Etapa de fermentación alcalina: Esta es la etapa final de la digestión. Los ácidos orgánicos acumulados se descomponen en metano, dióxido de carbono y amoníaco, y casi toda la fibra y la materia orgánica que contiene nitrógeno-se descompone. En este punto, el pH sube por encima de 7,5, la DBO cae bruscamente y el proceso de digestión se completa.
2. Dos etapas en microbiología
Etapa 1 (etapa de producción de ácido): bajo la acción de bacterias productoras de ácido- (anaerobios facultativos y obligados que se encuentran ampliamente en la naturaleza), la materia orgánica se descompone en ácidos grasos inferiores, aldehídos, alcoholes, etc. Las bacterias productoras de ácido-se reproducen rápidamente y son altamente adaptables al medio ambiente.
Etapa 2 (etapa de fermentación de metano): los metanógenos utilizan los productos de la primera etapa y los descomponen en metano y dióxido de carbono. Los metanógenos son anaerobios obligados con tasas de reproducción extremadamente lentas y son muy sensibles a los factores ambientales (pH, temperatura, sustancias tóxicas).
Punto de control clave: el factor de control de la digestión anaeróbica es la tasa de proliferación de metanógenos. En fermentación continua, licuefacción y gasificación se debe mantener un equilibrio dinámico. Si se altera el medio ambiente, cesa la fermentación del metano, lo que lleva a la acumulación de ácidos grasos inferiores y provoca una digestión anormal.
III. Ventajas y desventajas de la digestión anaeróbica
Aunque la digestión anaeróbica tiene ciertas limitaciones en su aplicación dada la tendencia actual en el tratamiento de desechos orgánicos hacia la deshidratación, el secado o la incineración, sus ventajas únicas la hacen importante en el entorno actual-de escasez de energía.
1. Análisis de desventajas
El efluente requiere un tratamiento secundario: la concentración de materia orgánica residual en el líquido de separación de digestión sigue siendo alta y requiere un tratamiento adicional.
Problema de olores: las aguas residuales que contienen azufre y nitrógeno-producen sulfuro de hidrógeno y amoníaco durante la descomposición reductora, lo que emite malos olores.
Limitaciones económicas: la digestión anaeróbica tradicional no es económica para aguas residuales de baja-concentración.
2. Análisis de ventajas
Ahorro de energía: el biogás producido se puede utilizar como combustible, y la energía cuesta solo una-décima parte del costo de la oxidación biológica.
Producción de lodos baja y estable: La cantidad de exceso de lodos es pequeña, con excelentes propiedades espesantes y deshidratantes; El lodo digerido es higiénicamente y químicamente estable y puede utilizarse como desecho o alimento para animales.
Alta capacidad de tratamiento: Tiene un importante efecto de licuefacción de los sólidos de las aguas residuales.
Ventajas operativas y del equipo: El equipo tiene una estructura simple, opera en un sistema cerrado sin contaminación de olores y no requiere habilidades técnicas especiales para operar.
Expansión tecnológica: con el desarrollo de procesos anaeróbicos de lecho fluidizado y lodos activados, esta tecnología se está volviendo aplicable gradualmente al tratamiento de aguas residuales de baja-concentración y se espera que su eficiencia económica mejore.