Производственные сточные воды предприятий пищевой и сельскохозяйственной промышленности зачастую характеризируются высоким содержанием растворённых органических загрязнений ХПК и БПК. Большая часть до 95% данных органических загрязнений удаляется на очистных сооружениях посредством биологической обработки сточных вод, основанной на способности микроорганизмов поглощать растворённые органические загрязнения в качестве источника питания для поддержания собственной жизнедеятельности.
Текущий технологический статус
В России на текущий момент наибольшее распространение получила аэробная обработка сточных вод. Данный биологический процесс реализуется различными аэробными микроорганизмами, жизнедеятельность которых возможна только в условиях постоянного насыщения среды их обитания кислородом. Это требует обеспечения постоянной принудительной аэрации водной среды биореактора (аэротенка) за счёт использования различных воздуходувных агрегатов с высоким электропотреблением.
Дополнительными отрицательными факторами аэробной обработки сточных вод являются низкая нагружательная способность аэробных биореакторов (0,8-2,5 кгХПК / м3 /сут.), требующая значительного объёма реактора для обработки сточных вод с высоким содержанием растворённых органических загрязнений, а также значительный уровень прироста избыточной биомассы (до 0,5 кгСВ / 1,0 кгХПК), требующей постоянной утилизации.
Кроме того, аэробный процесс сопровождается постоянным образованием значительного количества углекислого газа, который выдувается в атмосферу и оказывает критическое влияние на окружающую среду.
В окислительных установках бактерии используют О2 и окисляют органические вещества до CO2 и воды:
C6H12O6 (aq) + 6 O2 (g) → 6 CO2 (g) + 6 H2O (l)
Увеличение количесвта углекислого газа в атмосфере приводит к усилению парникогового эфекта.
Новое технологическое решение
В период с 2010 г. отдельные производственные предприятия пищевой и сельскохозяйственной промышленности, созданные на территории России европейскими инвесторами, обеспечили внедрение в состав технологических схем собственных вновь построенных и реконструированных очистных сооружений стадии анаэробной обработки сточных вод, как первого этапа всего процесса биологической обработки.
Анаэробный процесс, в отличие от аэробного процесса, реализуется различными анаэробными микроорганизмами, жизнедеятельность которых протекает в полностью бескислородных условиях. Таким образом, нет необходимости в аэрации среды анаэробного биореактора и, соответственно, затрат электроэнергии.
Дополнительными положительными факторами анаэробной обработки сточных вод являются высокая нагружательная способность анаэробных биореакторов (6-30 кгХПК / м3 /сут.), требующая минимального объёма реактора для обработки сточных вод с высоким содержанием растворённых органических загрязнений, а также крайне низкий уровень прироста избыточной биомассы (0,04 кгСВ / 1,0 кгХПК).
Кроме того, анаэробный процесс сопровождается постоянным образованием значительного количества биогаза (до 0,4 Нм3 / 1,0 кгХПК), который используется на получение тепловой и электрической энергии, что сокращает операционные расходы на покупку энергии на внешнем рынке.
В ходе метаногенерации (метаногенеза) - анаэробного процесса с образованием метана - органические загрязнения конвертируются в юиогаз, содержащий в основном CH4 и СО2
Исходя из вышеуказанного, определяются следующие преимущества использования процесса анаэробной обработки сточных вод с высоким содержанием растворённых органических загрязнений ХПК и БПК на очистных сооружениях:
| Показатель | Анаэробный процесс | Аэробный процесс |
| Нагружательная способность, кгХПК / м3 / сут. | 6-30 | 0,8-2,5 |
| Требуемый объём биореактора | Незначительный | Значительный |
| Электропотребление | Низкое | Высокое |
| Прирост избыточной биомассы, кгСВ / 1,0 кгХПК | 0,04 | 0,5 |
| Побочный продукт биологического процесса | Биогаз (метан + углекислый газ)=˃Получение тепловой и электрической энергии из метана +Минимальный выброс углекислого газа в атмосферу |
Углекислый газ=˃Загрязнение окружающей среды (максимальный выброс в атмосферу) |
Однако, целесообразность внедрения стадии анаэробной обработки сточных вод определяется при минимальной концентрации органического загрязнения ХПК свыше 2000 мг/л и его минимальном суммарном суточном количестве от 8 тонн.
