Trattamento biologico anaerobico

Introduzione

Il trattamento biologico anaerobico è un processo di trattamento delle acque reflue che abbatte gli inquinanti organici in assenza di ossigeno. Si basa su microrganismi anaerobici per convertire composti organici complessi in sostanze più semplici, principalmente metano (CH₄) e anidride carbonica (CO₂). Questo metodo è ampiamente utilizzato per la stabilizzazione dei fanghi e delle acque reflue industriali ad alta resistenza- grazie alla sua efficienza energetica e alla bassa produzione di fanghi.

Vantaggi del trattamento anaerobico rispetto al trattamento aerobico

1. Maggiore capacità di carico organico

• Il tipico carico di fanghi (F/M) per il trattamento anaerobico delle acque reflue industriali è0,5–1,0 kg BOD₅/(kg MLVSS·d), più del doppio di quello dei processi aerobici (0,1–0,5 kg BOD₅/(kg MLVSS·d)).
• A causa dell'assenza di limitazioni al trasferimento di ossigeno, ilMLVSS (solidi sospesi volatili di liquori misti)nei sistemi anaerobici può raggiungere5-10 voltequello dei sistemi aerobici.
• Il tasso di carico volumetrico organico per il trattamento anaerobico è5–10 kg BOD₅/(m³·d), rispetto a solo0,5–1,0 kg BOD₅/(m³·d)per il trattamento aerobico-aDifferenza di 10 volte.

2. Minore produzione di fanghi e migliore qualità dei fanghi

• Il trattamento anaerobico produce solo5%–20%della biomassa generata nei processi aerobici.
• I metodi aerobici producono0,25–0,6 kg di fango per kg di COD rimosso, mentre i metodi anaerobici producono solo0,02–0,18 kg, con migliore disidratabilità.
• Anche la digestione anaerobicauccide le uova dei parassitinei fanghi, migliorandone la stabilità igienica e chimica, riducendo i costi di smaltimento dei fanghi.

3. Minori fabbisogni nutrizionali e flessibilità operativa

• I microbi anaerobici richiedonosolo il 5%–20%dei nutrienti (N, P) necessari ai processi aerobici, rendendoli adatti alle acque reflue carenti di nutrienti-.
• I microrganismi anaerobici rimangono attivi permesi o addirittura annisenza calo significativo e può riavviarsi rapidamente dopo gli arresti, permettendofunzionamento intermittente(ideale per acque reflue stagionali).

4. Risparmio energetico e produzione di metano

• Il trattamento aerobico consuma0,5–1,0 kWhdi elettricità per kg di COD rimosso per l'aerazione, mentre i sistemi anaerobicieliminare i costi di aerazione.
• Digestione anaerobicaproduce metano, cedendo ooltre 12.000 kJ di energia per kg di COD rimosso.
• Nessun problema di schiuma (a differenza del trattamento aerobico di tensioattivi-contenenti acque reflue).

5. Ridotto inquinamento atmosferico e maggiore capacità di degrado

• L'aerazione aerobica puòvolatilizzare i composti organici, causando inquinamento atmosferico, mentre i sistemi anaerobici evitano questo problema.
• I microbi anaerobici possonodegradare alcuni composti recalcitranti(ad esempio, idrocarburi clorurati) che i batteri aerobici non possono.

6. Sinergia microbica complessa per una maggiore degradazione

• La digestione anaerobica coinvolge diverse comunità microbiche che lavorano in sinergia, consentendo la scomposizione di sostanze organiche difficili-da-degradare che il trattamento aerobico non è in grado di elaborare completamente.

Svantaggi del trattamento anaerobico

1. Crescita microbica lenta e tempi di avvio più lunghi

• I microbi anaerobici crescono lentamente, richiedendoperiodi di avvio e tempi di ritenzione idraulica (HRT) più lunghirispetto ai sistemi aerobici.

2. L'effluente richiede ulteriore trattamento

• Effluente anaerobico spessonon soddisfa gli standard di scaricoe deve esserelucidato con trattamento aerobico.

3. Supplemento di alcalinità necessario per acque reflue a basso-C/N

• Le acque reflue a bassa-concentrazione o a basso-C/N possono essere prive di alcalinità, richiedendoaggiunta di alcalinità esterna.

4. Riscaldamento necessario per le acque reflue-a bassa resistenza

• Se la produzione di metano è insufficiente a mantenere le temperature ottimali(30–38 gradi), riscaldamento esternoè necessario.

5. Rischio di esplosione da metano

• Il biogas (CH₄ + CO₂ + H₂S) lo èinfiammabile ed esplosivo, richiedendoprogetti di reattori-a prova di esplosione.

6. Sensibilità ai composti tossici

• Alifatici clorurati e altre tossineinibiscono i metanogenipiù gravemente degli eterotrofi aerobici; un funzionamento improprio può destabilizzare il sistema.

7. Necessario un rigoroso controllo della temperatura

• Basse temperatureridurre significativamente l’efficienzae la gestione operativa lo èpiù complessoche nei sistemi aerobici.

8. Problemi di odore e corrosione di H₂S

• Si produce solfato (SO₄²⁻) nelle acque reflueH₂S, causandoodoriEcorrosione nei tubi, nei motori e nelle caldaie.
• Anche la riduzione dei solfaticonsuma materia organica,riducendo la resa di metano.

9. Nessuna nitrificazione

• Sistemi anaerobicinon può nitrificare l'ammoniaca; richiede un'attività microbica ottimaleLivelli di NH₃-N pari a 40–70 mg/l.