Анаэробная стадия биологической очистки. Биогаз и метантанк

Процесс биологической очистки сточных вод состоит из аэробной стадии и ещё часто из анаэробной (без доступа атмосферного кислорода воздуха).

Когда сточные воды имеют большую степень загрязнения, то процесс очистки одной только аэробной стадией провести невозможно.

Необходимо максимально эффективно организовать пред. очистку, от грубых взвешенных веществ, различного мусора, частиц, и желательно по возможности хотя бы от некоторых растворённых загрязнителей. Тем самым уменьшить степень загрязнения.

Самым основным показателем степени загрязнения любых сточных вод является показатель ХПК (-химическая потребность кислорода для окисления-расщепления загрязняющих веществ).

            После тщательно проводимой пред. очистки (часто это есть механическая очистка) сточные воды направляются на "биологию" – биологическую очистку. Необходимо знать, что ХПК сточных вод на входе в аэробную стадию не должно превышать 650÷800(-пиковое значение) мг/л, и это при правильно просчитанной и построенной, достаточно эффективной аэробной стадии.

            Если же довести ХПК до необходимых пределов существующая пред. очистка не в состоянии, в-основном из-за растворённых загрязнений или таких загрязнений, что не удаляет пред очистка, то есть несколько вариантов:

1. Организовать реконструкцию пред. очистки с её модернизацией.

2. Попытаться отладить проведение технологического процесса предварительной очистки (особенно часто из-за плохого и безответственного обслуживания действующего и резервного оборудования возникают такие проблемы).

3. Построить и ввести в эксплуатацию стадию анаэробной очистки.

            Стадия анаэробной очистки часто состоит из так называемого "метантенка".

Он представляет собой резервуар закрытого типа, только с установленными мешалкой, пробоотборниками и системой отведения биогаза. В метантенке находится активный анаэробный ил.

Видовой состав его из анаэробных бактерий. Управление технологическим процессом анаэробной стадии отлична от ТП аэробной биоочистки.

Частое выражение "метантенк скушает всё" равносильно русскому "авось …", так выражаются только дилетанты, кто в очистке ничего не понимает. Метантенк – это очень серьёзное очистное сооружение, и от правильного ведения ТП (технологического процесса) зависит эффективность его работы (и безопасность!), соответственно качество очистки и дальнейшая нагрузка на аэробную биологию. Потому как загубить биологию равносильно разрушить бульдозером все очистные сооружения.

В анаэробной стадии образуется биогаз.

Биогаз является смесью различных газов:

Современные когенерационные биогазовые установки вырабатывают электричество и теплоту за счет утилизации отходов предприятий аграрного сектора и городской канализации, мусорных свалок. Эта технология завоевывает приоритетные позиции по всей Европе. В качестве топлива когенерационных установок используется биогаз.

Биогаз возникает при ферментации органических веществ, таких как навозная жижа, навоз, жидкое навозное удобрение, растения, пищевые отходы. Он возникает в природе повсюду, где нет доступа кислорода. В ферментерах и в гнилостных башнях в результате анаэробной ферментации (анаэробно - без кислорода) образуется биогаз.

Если органический материал складируется без доступа воздуха, то, при воздействии связывающих метан бактерий, начинается биологический процесс, при котором образуется газ. Это и есть биогаз.

Природа образования метана кроется в биохимических процессах, которые можно описать как расщепление органики до соединений – метановых групп и разных других соединений, которые образуются при расщеплении органических в-в с высвобождением углеродных атомов, и переходом этих соединений в более низкие углеродсодержащие и не содержащие структуры.

Органические соединения в присутствии О⁰₂ окисляются (расщепляются) до СО₂ и Н₂О. Это основной принцип биохимического окисления.

Но в анаэробной стадии свободный кислород отсутствует, т.е. его нет. Кислород находится в связанном, в различных соединениях, состоянии. Высвобождение кислорода не происходит, из-за его крепких атомных связей.

Поэтому, расщепление органики в анаэробной стадии происходит с образованием соединений находящихся в свободном виде – газов, в основном  без включённых в них атома кислорода (-метан).

            Углерод – скелетная структура всех органических веществ. Он высвобождается без атома кислорода, но т.к. углерод не высвобождается до свободного состояния, поэтому он остаётся в связке с атомами водорода на конечной стадии цикла анаэробного расщепления органических веществ.

            Отсюда, количество СН₄ – метановых групп, а попросту метана, является наибольшим основным продуктом биохимического процесса расщепления.

            Следовательно, это объясняет большой процент (до 70%) содержания метана в составе биогаза.

            Если метана мало и идёт сильное подщёлачивание (- образование аммиака), то значит  технология очистки нарушена и начался процесс гниения, слёживание ила и его отмирание.

            Выводимый из системы биогаз часто сжигают на газосжигающей  установке (свеча) либо использовать как полученный дополнительный экологический  источник энергии (для отопления и т.д.).