Beztlenowe komory fermentacyjne (ogólne określenie reaktorów beztlenowych, takich jak UASB, IC i EGSB) wykorzystują mikroorganizmy beztlenowe (metanogeny i środki zakwaszające) do rozkładu materii organicznej w ściekach w-środowisku wolnym od tlenu. Jest to podstawowy proces oczyszczania ścieków o wysokim-stęeniu.
I. Podstawowe funkcje
1. ChZT o wysokim-stęeniu, znacznie redukujący zanieczyszczenia: ścieki organiczne o wysokim-stęeniu z rzeźni, zakładów przetwórstwa spożywczego, browarów, hodowli zwierząt i zakładów gastronomicznych często mają dopływ ChZT wynoszący dziesiątki tysięcy mg/l. Duże cząsteczki organiczne podlegają trzy-reakcji beztlenowej:
1) Hydroliza i zakwaszenie: Duże cząsteczki organiczne rozkładają się na mniejsze kwasy organiczne;
2) Produkcja wodoru i kwasu octowego;
3) Metanogeneza: Kwas octowy przekształca się w metan (biogaz). W farbiarstwie, drukarstwie i przemyśle chemicznym etap beztlenowy może usunąć 60–85% ChZT ze ścieków o wysokim-stęeniu, znacznie zmniejszając późniejsze tlenowe obciążenie biochemiczne i oszczędzając energię napowietrzania.
2. Usuwanie siarczanów i części azotu amonowego (niewielka ilość)
Siarczany w ściekach są redukowane do siarkowodoru przez bakterie-redukujące siarczany; azot organiczny ulega amonifikacji, przekształcając go w azot amonowy. Procesy beztlenowe nie mogą usuwać azotu, więc azot całkowity pozostaje zasadniczo niezmieniony, ale poziom azotu amonowego wzrośnie, co spowoduje konieczność przeprowadzenia kolejnych procesów nitryfikacji i denitryfikacji.
3. Redukcja osadów i odzyskiwanie zasobów biogazu
W procesie beztlenowym wytwarza się znacznie mniej osadu niż w procesie tlenowym; wytwarza biogaz (50–70% zawartości metanu), który można spalić w celu wytwarzania energii i ogrzewania, uzyskując odzysk energii.
4. Lepsza biodegradowalność ścieków
Część opornej wielkocząsteczkowej materii organicznej ulega hydrolizie i zakwaszeniu, co skutkuje rozerwaniem łańcucha i poprawionym stosunkiem B/C, co prowadzi do lepszych wyników oczyszczania w kolejnych zbiornikach tlenowych.
II. Typowy podział funkcji procesu w fermentatorze beztlenowym
Przepływ ścieków: Zbiornik wyrównawczy → Fermentator beztlenowy → Zbiornik beztlenowy → Zbiornik tlenowy → Osadnik wtórny
1. Komora fermentacyjna beztlenowa usuwa większość zanieczyszczeń organicznych z przodu, zmniejszając obciążenie;
2. Zbiornik aerobowy głęboko usuwa resztkowe ChZT i jednocześnie usuwa azot amonowy poprzez nitryfikację;
3. Etap beztlenowy nie może zakończyć całkowitego usunięcia azotu; całkowite usuwanie azotu opiera się na późniejszej denitryfikacji beztlenowej.
III. Kluczowe punkty dotyczące-działania na miejscu
1. Ściśle kontroluj rozpuszczony tlen (DO); zbiornik musi być pozbawiony tlenu, ponieważ zahamuje to rozwój bakterii metanogennych;
2. Kontrolować pH na dopływie do 6,5–7,8; nadmierne zakwaszenie spowoduje wzrost ilości LKT w ściekach i załamanie się systemu;
3. Odpowiednia temperatura: około 35 stopni (mezotropowa); niskie temperatury znacznie zmniejszą skuteczność leczenia;
4. Dopływ nie powinien zawierać dużych ilości siarczków, metali ciężkich ani toksycznych inhibitorów, ponieważ mogą one zaszkodzić bakteriom.
Beztlenowe komory fermentacyjne to zasadniczo „podstawowe jednostki oczyszczania” ścieków, zaprojektowane specjalnie do przetwarzania wysokich stężeń zanieczyszczeń organicznych, produkcji biogazu i zmniejszania ciśnienia w dalszych zbiornikach tlenowych; jednakże nie są one w stanie usunąć całkowitego azotu ani fosforu i nie można ich używać jako samodzielnego oczyszczania-końca-rury.