טיפול ביולוגי אנאירובי

מָבוֹא

טיפול ביולוגי אנאירובי הוא תהליך טיפול בשפכים המפרק מזהמים אורגניים בהיעדר חמצן. הוא מסתמך על מיקרואורגניזמים אנאירוביים כדי להמיר תרכובות אורגניות מורכבות לחומרים פשוטים יותר, בעיקר מתאן (CH₄) ופחמן דו חמצני (CO₂). שיטה זו נמצאת בשימוש נרחב עבור שפכים תעשייתיים ובייצוב בוצה בעלי חוזק- גבוה, בשל היעילות האנרגטית וייצור הבוצה הנמוך שלה.

היתרונות של טיפול אנאירובי על פני טיפול אירובי

1. יכולת טעינה אורגנית גבוהה יותר

• העמסת הבוצה האופיינית (F/M) לטיפול אנאירובי בשפכים תעשייתיים היא0.5–1.0 ק"ג BOD₅/(ק"ג MLVSS·d), יותר מפי שניים מתהליכים אירוביים (0.1–0.5 ק"ג BOD₅/(ק"ג MLVSS·d)).
• בשל היעדר מגבלות העברת חמצן, הMLVSS (Mixed Liquor Volatile Suspended Solids)במערכות אנאירוביות יכול להגיע5-10 פעמיםזה של מערכות אירוביות.
• קצב העמסה הנפחי האורגני לטיפול אנאירובי הוא5-10 ק"ג BOD₅/(m³·d), לעומת רק0.5–1.0 ק"ג BOD₅/(m³·d)לטיפול אירובי-אהבדל של פי 10.

2. ייצור בוצה נמוך יותר ואיכות בוצה טובה יותר

• טיפול אנאירובי מייצר בלבד5%–20%של הביומסה הנוצרת בתהליכים אירוביים.
• שיטות אירוביות מייצרות0.25-0.6 ק"ג בוצה לכל ק"ג COD שהוסר, בעוד ששיטות אנאירוביות מניבות רק0.02–0.18 ק"ג, עם יכולת התייבשות טובה יותר.
• גם עיכול אנאירוביהורג ביצי טפילבבוצה, שיפור היציבות ההיגיינית והכימית שלה, הפחתת עלויות סילוק הבוצה.

3. דרישות תזונתיות נמוכות יותר וגמישות תפעולית

• חיידקים אנאירוביים דורשיםרק 5%-20%מהחומרים התזונתיים (N, P) הדרושים לתהליכים אירוביים, מה שהופך אותם למתאימים לשפכים חסרי חומרי הזנה-.
• מיקרואורגניזמים אנאירוביים נשארים פעילים עבורחודשים או אפילו שניםללא ירידה משמעותית ויכול להפעיל מחדש במהירות לאחר כיבוי, מה שמאפשרפעולה לסירוגין(אידיאלי עבור שפכים עונתיים).

4. חיסכון באנרגיה וייצור מתאן

• טיפול אירובי גוזל0.5-1.0 קילו-וואטשל חשמל לק"ג COD שהוסר לאוורור, בעוד מערכות אנאירוביותלחסל את עלויות האוורור.
• עיכול אנאירובימייצר מתאן, מניב oאנרגיה של 12,000 קילוגרם לכל ק"ג COD שהוסר.
• אין בעיות קצף (בניגוד לטיפול אירובי בחומרי שטח- המכילים שפכים).

5. זיהום אוויר מופחת ויכולת השפלה רחבה יותר

• איוורור אירובי יכוללהנדיד תרכובות אורגניות, גורם לזיהום אוויר, בעוד שמערכות אנאירוביות נמנעות מבעיה זו.
• חיידקים אנאירוביים יכוליםלבזות תרכובות סוררות מסוימות(למשל, פחמימנים עם כלור) שחיידקים אירוביים לא יכולים.

6. סינרגיה מיקרוביאלית מורכבת לפירוק משופר

• עיכול אנאירובי כרוך בקהילות מיקרוביאליות מגוונות שפועלות באופן סינרגטי, ומאפשרות פירוק של חומרים אורגניים שקשה-להתפרק-שטיפול אירובי אינו יכול לעבד אותם במלואם.

החסרונות של טיפול אנאירובי

1. צמיחה איטית של חיידקים וזמן הפעלה ארוך יותר

• חיידקים אנאירוביים גדלים לאט, דורשיםתקופות הפעלה ארוכות יותר וזמני שמירה הידראוליים (HRT)מאשר מערכות אירוביות.

2. קולחים מצריכים טיפול נוסף

• שפכים אנאירוביים לעתים קרובותאינו עומד בתקני הפריקהוחייב להיותמלוטש עם טיפול אירובי.

3. דרוש תוספת אלקליניות עבור מי שפכים-נמוכים

• מי שפכים-נמוכים או-נמוכים ב-C/N עשויים להיות חסרי בסיסיות, מה שמצריךתוספת בסיסיות חיצונית.

4. נדרש חימום עבור שפכים בעוצמה נמוכה-

• אם ייצור מתאן אינו מספיק כדי לשמור על טמפרטורות אופטימליות(30-38 מעלות), חימום חיצוניהכרחי.

5. סכנת פיצוץ מתאן

• ביוגז (CH₄ + CO₂ + H₂S) הואדליק ונפיץ, דורשעיצובים של כור מוגן-פיצוץ.

6. רגישות לתרכובות רעילות

• אליפטים עם כלור ורעלים אחריםמעכבים מתנוגניםחמור יותר מהטרוטרופים אירוביים; פעולה לא נכונה עלולה לערער את יציבות המערכת.

7. דרושה בקרת טמפרטורה קפדנית

• טמפרטורות נמוכותלהפחית משמעותית את היעילות, וניהול תפעולי הואמורכבים יותרמאשר במערכות אירוביות.

8. בעיות ריח וקורוזיה של H₂S

• סולפט (SO₄²⁻) במי שפכים מייצרH₂S, גורםריחותוקורוזיה בצינורות, מנועים ודוודים.
• הפחתת סולפט גםצורכת חומרים אורגניים,הפחתת תפוקת מתאן.

9. ללא ניטריפיקציה

• מערכות אנאירוביותלא יכול לנטרל אמוניה; פעילות מיקרוביאלית אופטימלית דורשתרמות NH₃-N של 40-70 מ"ג/ליטר.