Анаеробна переробка відходів

Відео: Переробка відходів свинарства

Відходи, що містять значні кількості ферментуючих органічних сполук, можна піддавати біологічної обробці в анаеробних умовах. Хоча анаеробна обробка застосовується в багатьох процесах, основною сферою використання цього методу є переробка надлишкового активного мулу (рис. 6.3 і 6.5), що утворюється при біологічному очищенні стічних вод.

Як ми вже знаємо з матеріалу попередніх розділів, концентрований мул утворюється на кількох стадіях, в тому числі при відділенні твердих частинок на решітках і в первинному відстійнику, а також при зростанні мікроорганізмів в ході біологічного окислення (при вторинному очищенні стічних вод).

Іл далі концентрують або згущують часто шляхом простої седіментаціі- ліквідації мулу зазвичай передує операція анаеробної біологічної переробки, що є одним з етапів водоочищення.

Механізм анаеробної переробки відходів, в якому бере участь безліч видів мікроорганізмів, в найзагальнішому і спрощеному вигляді можна описати наступною схемою:
На першій стадії тверді частинки мулу солюбілізіруются або диспергують позаклітинними ферментами, які синтезуються самими різними бактеріями. У системах для анаеробної обробки мулу виявлені протеолітичні, липолитические і деякі целлюлолитические ферменти. Оскільки в біореакторах для анаеробної переробки мулу тверді речовини не накопичуються, то, очевидно, реакції солюбилизации здійснюються досить швидко і ця стадія не лімітує швидкість всієї послідовності перетворень.

Експериментальне вивчення наступної стадії анаеробної переробки мулу, а саме мікробіологічного синтезу низькомолекулярних жирних і летючих кислот з розчинених органічних речовин, показало, що швидкість здійснюються на цій стадії реакцій також досить висока. З цілком зрозумілих причин відповідальні за ці перетворення організми називають кислотообразующими бактеріямі- вони є факультативними анаеробними гетеротрофами і найкраще функціонують в діапазоні рН від 4,0 до 6,5. Головним продуктом цієї стадії є оцтова кислота, хоча в деяких кількостях утворюються також пропионовая і масляна кислоти.

Найважливішим субстратом для останньої стадії процесу є оцтова кислота показано, що близько 70% всього метану утворюється саме з цього субстрату. Стадія газифікації здійснюється за участю метанобразующих бактерій, що є облігатними анаеробами.

Ці організми проявляють найбільшу активність в набагато більш вузькому діапазоні рН (від 7,0 до 7,8) - їх складно виділити у вигляді відповідних чистих культур, але в адекватно експлуатується біореакторі (метантенке) змішана культура цих бактерій знаходить дуже хороші умови для своєї життєдіяльності . Наявні дані свідчать про те, що перетворення летючих кислот в СН4 і СО2 лімітує швидкість всієї послідовності перетворень.

На рис. 6.7 представлена схема апарату для анаеробної переробки мулу (метантенка). Для запобігання надмірного підвищення локальних концентрацій кислот вміст метантенка перемішують. Створення умов, задовільних як для кислотообразующих, так і для метанобразующих бактерій, забезпечується підтримкою рН близько 7.

На рис. 6.7 вказано також виносної теплообмінник для підтримки підвищеної температури в резервуарі метантенка. В даний час в більшості випадків температуру вмісту метантенка підтримують на рівні мезофильного діапазону (близько 32-38 ° С), який забезпечує максимальну швидкість переробки мулу. Є свідчення про те, що швидкість процесу можна підвищити в ще більшому ступені, якщо здійснювати його в термофильном діапазоні (близько 55 ° С).

Втім, такий температурний режим застосовують порівняно рідко-однією з причин переваги, що віддається мезофільних діапазону температур, є менша витрата енергії на нагрівання метантенка. При ефективному перемішуванні і середній температурі (32-35 ° С) необхідна для повної переробки мулу час його перебування становить від десяти до тридцяти діб.

При анаеробної переробки мулу утворюється паливо, яке можна використовувати для зниження експлуатаційних витрат водоочисних станцій. Іноді утворюється при анаеробної переробки мулу метан використовують поза водоочисної станції для вироблення тепла та електроенергії. Газова суміш, що утворюється при анаеробної переробки мулу і накопичується, як це показано на рис. 6.7, у верхній частині метантенка, складається в основному з метану (65-70%) і вуглекислого газу. У невеликих концентраціях в цій суміші містяться також сірководень (продукується сульфатредукуючими бактеріями), Н2 і CO.

У зв`язку з підвищенням цін на паливо, проте, процесам анаеробної переробки мулу як потенційного джерела палива (після обов`язкового видалення H2S) приділяється все більша увага.


В результаті анаеробної переробки мул легше піддається наступних операцій. По-перше, зміст органічних речовин в мулі знижується на 50-60%. По-друге, суттєвих змін зазнають і концентрації інших компонентів мулу.

Після анаеробної переробки мул в набагато меншому ступені схильний до гниття і легше зневоднюється. Після зневоднення (цю операцію часто здійснюють за допомогою ротаційного вакуум-фільтра) мул висушують і потім використовують як добриво, складують або спалюють.

Л.В. Тимощенко, М.В. Чубик