Funzioni dei digestori anaerobici nel trattamento delle acque reflue

I digestori anaerobici (un termine generale per reattori anaerobici come UASB, IC ed EGSB) si affidano a microrganismi anaerobici (metanogeni e acidificanti) per decomporre la materia organica nelle acque reflue in un ambiente privo di ossigeno-. Si tratta di un processo fondamentale per il trattamento delle acque reflue ad alta-concentrazione.

1. Degradazione del COD ad alta-concentrazione, riduzione significativa degli inquinanti: le acque reflue organiche ad alta-concentrazione provenienti da macelli, impianti di trasformazione alimentare, birrifici, allevamenti di bestiame e strutture di ristorazione spesso hanno un COD influente di decine di migliaia di mg/l. Le grandi molecole organiche subiscono una reazione anaerobica in tre-fasi:

1) Idrolisi e acidificazione: le grandi molecole organiche si scompongono in acidi organici più piccoli;

2) Produzione di idrogeno e acido acetico;

3) Metanogenesi: l'acido acetico viene convertito in metano (biogas). Nelle industrie chimiche, di tintura e di stampa, la fase anaerobica può rimuovere il 60%–85% di COD dalle acque reflue ad alta-concentrazione, riducendo significativamente il successivo carico biochimico aerobico e risparmiando energia per l'aerazione.

2. Rimozione del solfato e di parte dell'azoto ammoniacale (piccola quantità)

Il solfato nelle acque reflue viene ridotto a idrogeno solforato da batteri solfato{0}}riduttori; l'azoto organico subisce un'ammonificazione, convertendolo in azoto ammoniacale. I processi anaerobici non possono rimuovere l’azoto, quindi l’azoto totale rimane sostanzialmente invariato, ma i livelli di azoto ammoniacale aumenteranno, rendendo necessari successivi processi di nitrificazione e denitrificazione.

3. Riduzione dei fanghi e recupero delle risorse di biogas
Il processo anaerobico produce significativamente meno fanghi rispetto al processo aerobico; genera biogas (contenuto di metano dal 50% al 70%) che può essere bruciato per la produzione di energia e il riscaldamento, ottenendo il recupero energetico.

4. Miglioramento della biodegradabilità delle acque reflue
Parte della materia organica macromolecolare recalcitrante subisce idrolisi e acidificazione, con conseguente scissione della catena e un miglioramento del rapporto B/C, portando a migliori risultati di trattamento nei successivi serbatoi aerobici.

Flusso delle acque reflue: Serbatoio di equalizzazione → Digestore anaerobico → Serbatoio anossico → Serbatoio aerobico → Serbatoio di decantazione secondario

1. Il digestore anaerobico rimuove la maggior parte degli inquinanti organici nella parte anteriore, riducendo il carico;

2. La vasca aerobica rimuove in profondità il COD residuo e contemporaneamente rimuove l'azoto ammoniacale attraverso la nitrificazione;

3. La fase anaerobica non può completare la rimozione totale dell'azoto; la rimozione totale dell'azoto si basa sulla successiva denitrificazione anossica.

1. Controllare rigorosamente l'ossigeno disciolto (DO); il serbatoio deve essere privo di ossigeno, poiché ciò inibirà i batteri metanogeni;

2. Controllare il pH dell'affluente su 6,5–7,8; un'acidificazione eccessiva causerà un aumento dei VFA degli effluenti e il collasso del sistema;

3. Temperatura adatta: intorno a 35 gradi (mesotropico); le basse temperature ridurranno significativamente l'efficienza del trattamento;

4. L'affluente non deve contenere grandi quantità di solfuri, metalli pesanti o inibitori tossici, poiché questi danneggerebbero i batteri.

I digestori anaerobici sono essenzialmente "unità di trattamento primario" delle acque reflue, progettate specificatamente per trattare elevate concentrazioni di inquinanti organici, produrre biogas e ridurre la pressione sui serbatoi aerobici a valle; tuttavia, non hanno la capacità di rimuovere l'azoto o il fosforo totale e non possono essere utilizzati come trattamento autonomo di fine--tubazione.