מנגנון ויתרונות/חסרונות של טכנולוגיית עיכול אנאירובי לטיפול בשפכים

עיכול אנאירובי היא טכנולוגיית טיפול ביולוגית המנצלת תגובות אנזימטיות חיידקיות לפירוק חומר אורגני. בתחילה, טכנולוגיה זו שימשה בעיקר במפעלי טיהור שפכים עירוניים לטיפול בבוצה ממיכלי שיקוע ראשוניים ועודפי בוצה פעילה. עם ההתקדמות הטכנולוגית, ערכו בטיפול בשפכים אורגניים וניצול משאבים מוערך מחדש.

עיכול אנאירובי הוא תהליך ביוכימי מורכב. מנקודת מבט של תסיסה, ניתן לחלק אותו לשלושה שלבים; מנקודת מבט מיקרוביולוגית, הוא מחולק בעיקר לשני שלבי פעולה.

1. שלושה שלבים של תהליך התסיסה

שלב התסיסה החומצית: כאשר ריכוז החומר האורגני בשפכים גבוה מדי והחמצן המומס מתרוקן, ויוצר מצב אנאירובי, הפחמימות מתפרקות במהירות, ומייצרות חומצות שומן נמוכות יותר כגון חומצה אצטית, חומצה פרופיונית וחומצה בוטירית. בשלב זה, ערך ה-pH יורד במהירות ל-5.0-6.0, והשפכים משחררים ריח רקוב חזק.

שלב הפחתת החומציות: חומצות אורגניות ותרכובות חנקן מתחילות להתפרק, ומייצרות חומרים כמו אמוניה ואמינים. ה-pH עולה בהדרגה ל-6.0-6.5, וה-BOD מגיע לשיאו, מלווה בהקצפה וציפה מוצקה.

שלב התסיסה אלקלינית: זהו השלב האחרון של העיכול. חומצות אורגניות מצטברות מתפרקות למתאן, פחמן דו חמצני ואמוניה, וכמעט כל החומרים האורגניים המכילים סיבים וחנקן- מתפרקים. בשלב זה ה-pH עולה מעל 7.5, ה-BOD יורד בחדות ותהליך העיכול הושלם.

2. שני שלבים במיקרוביולוגיה

שלב 1 (שלב ייצור חומצה): תחת פעולתם של חיידקים המייצרים חומצה- (אנאירובים פקולטטיביים ומחייבים המצויים בטבע), חומר אורגני מתפרק לחומצות שומן נמוכות יותר, אלדהידים, אלכוהולים וכו'. חיידקים המייצרים חומצה- מתרבים במהירות ומתאימים מאוד לסביבה.

שלב 2 (שלב תסיסת מתאן): מתנוגנים מנצלים את תוצרי השלב הראשון, ומפרקים אותם למתאן ולפחמן דו חמצני. מתנוגנים הם אנאירובים מחייבים בעלי קצב רבייה איטי ביותר והם רגישים מאוד לגורמים סביבתיים (pH, טמפרטורה, חומרים רעילים).

נקודת בקרה מרכזית: הגורם השולט בעיכול אנאירובי הוא קצב התפשטות המתנוגנים. בתסיסה מתמשכת, נזילות וגיזוז חייבים לשמור על איזון דינמי. אם הסביבה מופרעת, תסיסת מתאן נפסקת, מה שמוביל להצטברות של חומצות שומן נמוכות יותר ולגרום לעיכול לא תקין.

למרות שלעיכול אנאירובי יש מגבלות מסוימות ביישום בהתחשב במגמה המרכזית הנוכחית בטיפול בפסולת אורגנית לקראת התייבשות, ייבוש או שריפה, היתרונות הייחודיים שלו הופכים אותו למשמעותי בסביבה המצומצמת של-האנרגיה הנוכחית.

1. ניתוח חסרונות

שפכים דורשים טיפול משני: ריכוז החומר האורגני שיורי בנוזל ההפרדה בעיכול נותר גבוה, המצריך טיפול נוסף.

בעיית ריח: שפכים המכילים גופרית וחנקן- מייצרים מימן גופרתי ואמוניה במהלך פירוק מופחת, ופולטים ריחות רעים.

מגבלות כלכליות: עיכול אנאירובי מסורתי אינו חסכוני עבור שפכים בריכוז נמוך-.

2. ניתוח יתרונות

חיסכון באנרגיה: הביוגז המיוצר יכול לשמש כדלק, עם עלויות החשמל רק -עשירית מזו של חמצון ביולוגי.

ייצור בוצה נמוך ויציב: כמות הבוצה העודפת קטנה, בעלת תכונות עיבוי והפשרה מצוינות; הבוצה המעוכלת יציבה מבחינה היגיינית וכימית וניתן להשתמש בה כפסולת או כמזון לבעלי חיים.

יכולת טיפול גבוהה: יש לו השפעת נזילות משמעותית על מוצקים בשפכים.

יתרונות תפעוליים וציוד: הציוד בעל מבנה פשוט, פועל במערכת סגורה ללא זיהום ריח, ואינו דורש מיומנויות טכניות מיוחדות לתפעול.

התרחבות טכנולוגית: עם הפיתוח של בוצה פעילה אנאירובית ומיטה נוזלית, טכנולוגיה זו הופכת בהדרגה ליישום לטיפול בשפכים בריכוז נמוך-, ויעילותה הכלכלית צפויה להשתפר.