Anaerobic Processes in GeneralAnaer

Anaerobic Processes in General

Anaerobic digestion is a well established treatment technology suited to treating high-strength wastes, or wastes containing high levels of solid matter. It is a low energy process that generates relatively low volumes of sludge, making it cheaper and simpler to operate than aerobic processes.

In addition, the temperature range in which the bacteria operate most efficiently is suited to application in tropical, or sub-tropical climates[1].

Advantages
The main advantages of anaerobic treatment are therefore that it:

is a well-known and extensively applied process;

is versatile for treating both ordinary and 'difficult' wastes;

is a low-energy process, making it more environmentally friendly; and

has lower running costs as a result of the low energy inputs.

Disadvantages
The main disadvantage of many anaerobic treatment processes is that they are not good at removing non-organic pollution within wastewater, such as nutrients or disease-causing micro-organisms (pathogens).

A typical Upflow Anaerobic Sludge Blanket (UASB) digester, with a retention time of 4 to 5 hours, can be expected to remove 75% of faecal bacteria and 90% of intestinal worms from a wastewater. Such removal rates may be impressive for limiting effects of chemical pollutants, but are negligible for pathogens which still present a health hazard after reduction by several factors of ten.

All anaerobic processes provide only partial treatment and therefore require the effluent to be treated further before it can be safely released into the environment.

Anaerobic treatment consists of a sequence of activities performed by different organisms. For digestion to be effective, it should operate as a finely balanced, living system – carefully controlled and closely monitored. Disruption to the balance of the organisms can hinder treatment. Anaerobic processes work best with ‘steady’ effluents – that is, they are not good at coping with variations in the flow or composition of the wastewater stream. So for example, anaerobic processes cannot cope with ‘shock loads’ of heavy metals that may come from industrial processes or from runoff water in storms.

Anaerobic Ponds

The most commonly used form of anaerobic treatment for municipal wastewater in low-income countries is anaerobic ponds – typically in combination with facultative and maturation ponds to provide further treatment of the effluent.

Advantages
The main advantage of anaerobic ponds in a system is that they reduce by as much as 50% the land required for the facultative pond. For strong wastes (common in developing countries, as water consumption is low), the facultative pond is usually the biggest of all.

Another key advantage of ponds is their simplicity of construction and operation. No imported technology, spare parts or energy inputs are required, resulting in low capital and running costs.

Routine maintenance activities, essential for effective operation, are simple. Good operation and maintenance also limits the potential for nuisances from odours and insect breeding. A well supervised, unskilled workforce can effectively manage the system.

High-rate anaerobic ponds, developed in Colombia, combine the high performance features of an up-flow anaerobic sludge blanket (UASB) reactor with the simplicity of an anaerobic pond.

See Mara (2003, p.110) for more details.

Disadvantages
The key disadvantage of ponds is their high land requirement. Where land is scarce and/or very costly, ponds may not be a cost effective solution. Alternative treatment options requiring less space (such as package plants) can be considered, but full life time costs should be used in the decision-making.

Sludge only needs to be removed from an anaerobic pond every few years (2-5 years, typically). While this can be a manual operation, large volumes of sludge are removed that requires careful disposal in line with any local legislation. This may incur high costs.

Package treatment plants: reactors
There are several commercially available anaerobic reactors, each type designed to provide a suitable biological environment in which anaerobic decomposition takes place in a much smaller space than required by anaerobic ponds.

As anaerobic bacteria multiply slowly, they are retained in package processes either by attachment, or through recycling.

 Up-flow Anaerobic Sludge Blanket (UASB) digester: the most common form of anaerobic reactor used for sewage treatment in low and middle-income countries



Figure 1:  UASB digester

Up-flow or down-flow anaerobic filters: suited to treating wastes containing organic matter in soluble form, which excludes many forms of municipal waste. It is more widely applied to treating industrial wastes. 



Figure 2: Up-flow and down-flow anaerobic filters

The main disadvantage of the anaerobic filter reactor is the high cost of the filter material. Early models made use of stones and rocks, but these were prone to blocking easily. Open plastic rings are more commonly used, which can cost the equivalent of the reactor vessel itself.

Without careful operation and maintenance procedures, blockages within the reactor cause operational inefficiency and/or failure.

Contact stirred tank reactor (CSTR): the minimal internal fittings make it more suited to treating wastes with a higher solids content.

 


Figure 3: CSTR reactor

Problems encountered with reactors
While there are cases of successful application of anaerobic treatment reactors in low-income countries, problems have also been frequently encountered.

These typically include: 

poor design and construction quality;

corrosion of equipment and construction materials; and

insufficient knowledge of the process leading to poor operation and maintenance, with subsequent failure of plant.

Whilst anaerobic processes have several advantages, it is important to realise that they operate more slowly and therefore require a higher capacity (volume or land area) to achieve similar treatment results to aerobic processes.

 Post-treatment requirements
Anaerobic processes provide reasonable treatment of simple organic material, but for the effective treatment of other, non-organic components, additional treatment is needed.

In low- and middle-income communities where pathogenic pollution should be of most concern, the use of anaerobic treatment in itself is not sufficient. A maturation pond (similar to the final pond in a waste stabilisation pond complex) is often specified as a post-treatment requirement for pathogen removal following anaerobic treatment.

Summary

Anaerobic digestion is a well-established technology for the treatment of wastewater in developed countries, requiring low energy inputs and yielding relatively small amounts of stabilized sludge.

Treatment systems such as anaerobic ponds, UASBs, anaerobic filters and CSTR provide a high removal of organic loads, but limited removal of pathogens and other pollutants.

Package plants are relatively expensive to construct and require skilled operators to maintain the conditions for achieving good results. Their role in wastewater treatment is typically limited to roughing treatment of the organic waste in effluent streams of high organic content (domestic sewage in municipalities, or industrial waste from processes such as sugar cane processing).

The use of anaerobic ponds, in combination with further treatment (typically facultative and maturation ponds), provides an appropriate low-cost solution to many applications of municipal wastewater treatment, provided sufficient land is available and affordable, on which to locate the ponds and safely dispose of the sludge generated. 

Kết quả (Việt) 1:

Kỵ khí quá trình nói chungKỵ khí tiêu hóa là một công nghệ cũng được thành lập điều trị phù hợp với điều trị cường độ cao chất thải hoặc chất thải có mức độ cao của chất rắn. Nó là một quá trình năng lượng thấp mà tạo ra các khối lượng tương đối thấp của bùn, làm cho nó rẻ hơn và đơn giản để hoạt động hơn hiếu khí quá trình.Ngoài ra, phạm vi nhiệt độ trong đó các vi khuẩn hoạt động hiệu quả nhất là phù hợp với các ứng dụng trong khí hậu nhiệt đới hoặc cận nhiệt đới [1].Lợi thếNhững lợi thế chính của kỵ khí điều trị vì vậy là rằng nó:là một quá trình nổi tiếng và áp dụng rộng rãi;là đa năng để điều trị cả hai bình thường và 'khó khăn' chất thải;là một quá trình năng lượng thấp, làm cho nó thân thiện hơn với môi trường; vàcó chi phí hoạt động thấp hơn là kết quả của các đầu vào năng lượng thấp.Nhược điểmNhững bất lợi chính của nhiều kỵ khí điều trị quy trình là họ không phải là tốt lúc loại bỏ phòng không hữu cơ ô nhiễm trong nước thải, chẳng hạn như chất dinh dưỡng hoặc bệnh gây ra vi sinh vật (tác nhân gây bệnh).Một điển hình digester Upflow kỵ khí bùn chăn (UASB), với một thời gian lưu giữ của 4-5 giờ, có thể được dự kiến sẽ loại bỏ 75% của vi khuẩn faecal và 90% của intestinal giun từ một xử lý nước thải. Tỷ giá loại bỏ như vậy có thể được ấn tượng cho hạn chế ảnh hưởng của các chất ô nhiễm hóa chất, nhưng là không đáng kể cho các tác nhân gây bệnh mà vẫn còn trình bày một mối nguy hiểm sức khỏe sau khi giảm bởi một số yếu tố của mười.Tất cả các quá trình kỵ khí cung cấp chỉ một phần điều trị và do đó yêu cầu nước thải được xử lý hơn nữa trước khi nó có thể được một cách an toàn phát hành vào môi trường.Kỵ khí điều trị bao gồm một chuỗi các hoạt động thực hiện bởi các sinh vật khác nhau. Cho tiêu hóa có hiệu quả, nó nên hoạt động như là một hệ thống sống mịn cân bằng,-cẩn thận kiểm soát và giám sát chặt chẽ. Sự gián đoạn cho sự cân bằng của các sinh vật có thể cản trở điều trị. Kỵ khí quy trình làm việc tốt nhất với tiêu thụ nước thải 'ổn định'-có nghĩa là, họ là không tốt lúc đối phó với các biến thể trong dòng chảy hoặc các thành phần của dòng nước thải. Vì vậy, ví dụ, kỵ khí quá trình không thể đối phó với 'sốc tải' của kim loại nặng có thể đến từ quá trình công nghiệp hoặc từ dòng chảy nước trong cơn bão.Ao kỵ khíCác hình thức phổ biến nhất được sử dụng kỵ khí điều trị đối với nước thải municipal các quốc gia có thu nhập thấp là kỵ khí ao-thường trong kết hợp với dạng và trưởng thành Ao để cung cấp điều trị tiếp tục phun ra.Lợi thếCác lợi thế chính của kỵ khí ao trong một hệ thống là rằng họ giảm nhiều như 50% đất cần thiết cho ao dạng. Mạnh mẽ rác thải (thường ở các nước đang phát triển, như tiêu thụ nước thấp), dạng ao là thường lớn nhất của tất cả.Một ưu điểm chính của ao là của đơn giản của xây dựng và hoạt động. Không nhập khẩu công nghệ, phụ tùng hoặc năng lượng đầu vào được yêu cầu, dẫn đến thủ phủ thấp và chạy chi phí.Hoạt động bảo trì định kỳ, cần thiết cho hoạt động hiệu quả, rất đơn giản. Bảo trì và hoạt động tốt cũng hạn chế tiềm năng cho phiền hà từ mùi và côn trùng chăn nuôi. Một lực lượng lao động giám sát tốt, không có kỹ năng có thể quản lý hiệu quả hệ thống.Tỷ lệ cao Ao kỵ khí, phát triển ở Colombia, kết hợp các tính năng cao hiệu suất của một lò phản ứng lên dòng chảy kỵ khí bùn chăn (UASB) với sự đơn giản của một ao kỵ khí.Xem Mara (2003, p.110) cho biết thêm chi tiết.Nhược điểmNhững bất lợi chính của ao là yêu cầu cao đất của họ. Trường hợp đất hiếm và/hoặc rất tốn kém, Ao không có thể là một giải pháp hiệu quả chi phí. Lựa chọn thay thế điều trị đòi hỏi không gian ít hơn (ví dụ như gói nhà máy) có thể là xem xét, nhưng đầy đủ cuộc sống thời gian chi phí nên được sử dụng trong việc ra quyết định.Bùn chỉ cần phải được gỡ bỏ từ một ao kỵ khí mỗi vài năm (2-5 năm, thường). Trong khi điều này có thể là một hoạt động hướng dẫn sử dụng, khối lượng bùn lớn được gỡ bỏ mà đòi hỏi phải xử lý cẩn thận phù hợp với bất kỳ pháp luật địa phương. Điều này có thể phải trả chi phí cao.Gói nhà máy xử lý: lò phản ứngCó rất nhiều các lò phản ứng thương mại có sẵn kỵ khí, mỗi loại được thiết kế để cung cấp một môi trường sinh học thích hợp trong đó kỵ khí phân hủy diễn ra trong một nhiều không gian nhỏ hơn so với yêu cầu của Ao kỵ khí.Như vi khuẩn kỵ khí nhân từ từ, họ được giữ lại trong quá trình gói hoặc bởi tập tin đính kèm, hoặc thông qua tái chế. Up-flow Anaerobic Sludge Blanket (UASB) digester: the most common form of anaerobic reactor used for sewage treatment in low and middle-income countries Figure 1: UASB digesterUp-flow or down-flow anaerobic filters: suited to treating wastes containing organic matter in soluble form, which excludes many forms of municipal waste. It is more widely applied to treating industrial wastes. Figure 2: Up-flow and down-flow anaerobic filtersThe main disadvantage of the anaerobic filter reactor is the high cost of the filter material. Early models made use of stones and rocks, but these were prone to blocking easily. Open plastic rings are more commonly used, which can cost the equivalent of the reactor vessel itself.Without careful operation and maintenance procedures, blockages within the reactor cause operational inefficiency and/or failure.Contact stirred tank reactor (CSTR): the minimal internal fittings make it more suited to treating wastes with a higher solids content.  Figure 3: CSTR reactorProblems encountered with reactorsWhile there are cases of successful application of anaerobic treatment reactors in low-income countries, problems have also been frequently encountered.These typically include: poor design and construction quality;corrosion of equipment and construction materials; andinsufficient knowledge of the process leading to poor operation and maintenance, with subsequent failure of plant.Whilst anaerobic processes have several advantages, it is important to realise that they operate more slowly and therefore require a higher capacity (volume or land area) to achieve similar treatment results to aerobic processes. Post-treatment requirementsAnaerobic processes provide reasonable treatment of simple organic material, but for the effective treatment of other, non-organic components, additional treatment is needed.In low- and middle-income communities where pathogenic pollution should be of most concern, the use of anaerobic treatment in itself is not sufficient. A maturation pond (similar to the final pond in a waste stabilisation pond complex) is often specified as a post-treatment requirement for pathogen removal following anaerobic treatment.SummaryAnaerobic digestion is a well-established technology for the treatment of wastewater in developed countries, requiring low energy inputs and yielding relatively small amounts of stabilized sludge.Treatment systems such as anaerobic ponds, UASBs, anaerobic filters and CSTR provide a high removal of organic loads, but limited removal of pathogens and other pollutants.Package plants are relatively expensive to construct and require skilled operators to maintain the conditions for achieving good results. Their role in wastewater treatment is typically limited to roughing treatment of the organic waste in effluent streams of high organic content (domestic sewage in municipalities, or industrial waste from processes such as sugar cane processing).The use of anaerobic ponds, in combination with further treatment (typically facultative and maturation ponds), provides an appropriate low-cost solution to many applications of municipal wastewater treatment, provided sufficient land is available and affordable, on which to locate the ponds and safely dispose of the sludge generated.

Kết quả (Việt) 2:

Các quá trình kỵ khí ở chung kỵ khí tiêu hóa là một công nghệ xử lý cũng được thành lập phù hợp để xử lý chất thải có độ bền cao, hoặc các chất thải có chứa hàm lượng cao các chất rắn. Nó là một quá trình năng lượng thấp mà tạo ra khối lượng tương đối thấp của bùn, làm cho nó rẻ hơn và đơn giản hơn để hoạt động hơn so với quá trình hiếu khí. Ngoài ra, phạm vi nhiệt độ trong đó các vi khuẩn hoạt động hiệu quả nhất là phù hợp để ứng dụng trong vùng nhiệt đới, hoặc khí hậu nhiệt đới . [1] Ưu điểm Ưu điểm chính của xử lý yếm khí do đó mà nó: là một quá trình nổi tiếng và được áp dụng rộng rãi; là linh hoạt trong việc điều trị cả thông thường và chất thải 'khó khăn'; là một quá trình năng lượng thấp, làm cho nó thân thiện hơn với môi trường ; và có chi phí vận hành thấp hơn như là kết quả của năng lượng đầu vào thấp. Nhược điểm Nhược điểm chính của nhiều quá trình xử lý yếm khí là họ không giỏi trong việc loại bỏ ô nhiễm không hữu cơ trong nước thải, chẳng hạn như các chất dinh dưỡng hoặc gây bệnh vi khuẩn (mầm bệnh ). Một điển hình Blanket Upflow Anaerobic Sludge (UASB) phân hủy, với một thời gian lưu của 4-5 giờ, có thể được dự kiến sẽ loại bỏ 75% vi khuẩn phân và 90% giun đường ruột từ nước thải. Tỷ lệ loại bỏ như vậy có thể gây ấn tượng cho việc hạn chế ảnh hưởng của các chất ô nhiễm hóa học, nhưng là không đáng kể cho các mầm bệnh mà vẫn tạo ra nguy cơ sức khỏe sau khi giảm bởi một số yếu tố của mười. Tất cả quá trình kỵ khí cung cấp điều trị chỉ có một phần và do đó đòi hỏi các nước thải được xử lý thêm trước khi nó có thể được phát hành một cách an toàn vào môi trường. xử lý kỵ khí bao gồm một chuỗi các hoạt động được thực hiện bởi các sinh vật khác nhau. Đối với tiêu hóa có hiệu quả, nó sẽ hoạt động như một hệ thống sống tinh cân bằng - kiểm soát cẩn thận và theo dõi chặt chẽ. Disruption đến sự cân bằng của các vi sinh vật có thể cản trở việc điều trị. Quá trình yếm khí làm việc tốt nhất với nước thải 'ổn định' - đó là, họ không giỏi trong việc đối phó với các biến thể trong dòng chảy hoặc thành phần của dòng nước thải. Vì vậy, ví dụ, quá trình kỵ khí không thể đối phó với 'tải sốc' của các kim loại nặng có thể đến từ các quá trình công nghiệp hoặc từ nước chảy tràn trong bão. Anaerobic Ponds Các hình thức phổ biến nhất được sử dụng trong xử lý yếm khí cho nước thải đô thị ở các nước có thu nhập thấp là ao kỵ khí - thường kết hợp với ao tùy nghi và trưởng thành để cung cấp tiếp tục điều trị của nước thải. Ưu điểm Ưu điểm chính của ao kỵ khí trong một hệ thống là họ giảm nhiều như 50% diện tích đất cần cho ao tuỳ ý. Đối với chất thải mạnh (thường gặp ở các nước đang phát triển, như tiêu thụ nước thấp), ao tuỳ thường là lớn nhất của tất cả. Một lợi thế quan trọng của ao là sự đơn giản của họ về xây dựng và hoạt động. Không có công nghệ nhập khẩu, phụ tùng thay thế hay năng lượng đầu vào được yêu cầu, kết quả đầu tư thấp và chi phí vận hành. Hoạt động bảo dưỡng thường xuyên, cần thiết cho hoạt động hiệu quả, rất đơn giản. Tốt hoạt động và bảo trì cũng hạn chế khả năng phiền toái từ mùi và sinh sản của côn trùng. A cũng giám sát, lực lượng lao động không có tay nghề có hiệu quả có thể quản lý hệ thống. Ao kỵ khí cao tốc, phát triển ở Colombia, kết hợp các tính năng hiệu suất cao của một up-dòng chảy kỵ khí chăn bùn (UASB) lò phản ứng với sự đơn giản của một ao kỵ khí. Xem Mara ( 2003, p.110) để biết thêm chi tiết. Nhược điểm Nhược điểm chính của ao là nhu cầu đất cao của họ. Trường hợp đất đang khan hiếm và / hoặc rất tốn kém, ao không thể có một giải pháp hiệu quả chi phí. Lựa chọn điều trị thay thế đòi hỏi ít không gian (chẳng hạn như các nhà máy bao bì) có thể được xem xét, nhưng đầy đủ chi phí thời gian cuộc sống nên được sử dụng trong việc ra quyết định. Bùn chỉ cần được tháo gỡ ra khỏi ao kỵ khí mỗi vài năm (2-5 năm, thường ). Trong khi điều này có thể là một hoạt động sử dụng, khối lượng lớn bùn được loại bỏ mà đòi hỏi phải xử lý cẩn thận phù hợp với bất kỳ luật lệ địa phương. Điều này có thể phải chịu chi phí cao. Nhà máy xử lý đóng gói: các lò phản ứng Có một số lò phản ứng kỵ khí thương mại có sẵn, mỗi loại được thiết kế để cung cấp một môi trường sinh học phù hợp, trong đó phân hủy yếm khí diễn ra trong một không gian nhỏ hơn nhiều so với yêu cầu của hồ kỵ khí. Do vi khuẩn kỵ khí nhân chậm , chúng được giữ lại trong quá trình trọn gói hoặc bằng tập tin đính kèm, hoặc thông qua tái chế.  Up-flow Anaerobic Sludge Blanket (UASB) nồi: các hình thức phổ biến nhất của lò phản ứng kỵ khí được sử dụng để xử lý nước thải trong nước thấp và thu nhập trung bình Hình 1: UASB nồi Up -flow hoặc bộ lọc xuống dòng kỵ khí: phù hợp để xử lý chất thải có chứa chất hữu cơ ở dạng hòa tan, mà không bao gồm nhiều hình thức của rác thải đô thị. Nó được áp dụng rộng rãi hơn để xử lý chất thải công nghiệp.  Hình 2: Up-dòng chảy và xuống dòng kỵ khí lọc Nhược điểm chính của các lò phản ứng lọc kỵ khí là chi phí cao của vật liệu lọc. Mô hình đầu đã sử dụng của các loại đá và đá, nhưng đó chỉ là dễ bị chặn một cách dễ dàng. Nhẫn nhựa mở thường được sử dụng, trong đó có thể có giá tương đương với các thùng lò phản ứng của chính nó. Nếu không có quy trình vận hành và bảo dưỡng cẩn thận, tắc nghẽn trong việc thiếu hiệu quả hoạt động lò phản ứng nguyên nhân và / hoặc thất bại. Liên hệ với khuấy thùng lò phản ứng (CSTR): các phụ kiện nội bộ tối thiểu làm cho nó phù hợp hơn để xử lý chất thải có hàm lượng chất rắn cao. Hình 3: CSTR lò phản ứng vấn đề gặp phải với các lò phản ứng. Trong khi có những trường hợp áp dụng thành công lò phản ứng xử lý yếm khí ở các nước có thu nhập thấp, các vấn đề cũng đã được thường xuyên gặp phải Những thông thường bao gồm:  thiết kế nghèo nàn và chất lượng xây dựng; ăn mòn thiết bị và vật liệu xây dựng; và không đủ kiến thức của quá trình dẫn đến hoạt động và bảo trì kém, với thất bại tiếp theo của nhà máy. Trong khi quá trình kỵ khí có nhiều lợi thế, điều quan trọng là nhận ra rằng họ hoạt động chậm hơn và do đó đòi hỏi công suất cao hơn (khối lượng hoặc diện tích đất) để đạt được kết quả điều trị tương tự như quá trình hiếu khí.  yêu cầu sau điều trị quá trình kỵ khí cung cấp điều trị hợp lý của các chất hữu cơ đơn giản, nhưng đối với việc điều trị có hiệu quả, các thành phần phi hữu cơ khác, điều trị bổ sung là cần thiết. Trong thu nhập thấp và thu nhập trung bình cộng đồng ô nhiễm nơi gây bệnh nên được quan tâm nhiều nhất, việc sử dụng xử lý yếm khí trong chính nó là không đủ. Một ao nuôi chín (tương tự như các ao cuối cùng trong một sự ổn định chất thải phức tạp ao) thường được quy định như một yêu cầu sau điều trị để loại bỏ mầm bệnh sau xử lý yếm khí. Tóm tắt kỵ khí tiêu hóa là một công nghệ cũng như thành lập để xử lý nước thải ở các nước đang phát triển, đòi hỏi phải có năng lượng đầu vào thấp và năng suất số lượng tương đối nhỏ của bùn ổn định. Hệ thống xử như ao kỵ khí, UASBs, bộ lọc kỵ khí và CSTR cung cấp một loại bỏ cao của tải trọng hữu cơ, nhưng loại bỏ hạn chế của các mầm bệnh và các chất ô nhiễm khác. cây Package là tương đối đắt tiền để xây dựng và yêu cầu các nhà khai thác có tay nghề cao để duy trì các điều kiện để đạt được kết quả tốt. Vai trò của họ trong xử lý nước thải thường rất hạn chế để điều trị thô của các chất thải hữu cơ trong dòng ra của hàm lượng hữu cơ (nước thải sinh hoạt tại các thành phố, hoặc chất thải công nghiệp từ các quá trình như: chế biến mía đường). Việc sử dụng các ao hồ kỵ khí, kết hợp với tiếp tục điều trị (thường là tuỳ ý và ao trưởng thành), cung cấp một giải pháp chi phí thấp phù hợp với nhiều ứng dụng của xử lý nước thải, cung cấp đủ quỹ đất có sẵn và giá cả phải chăng, mà trên đó để xác định vị trí các ao và an toàn vứt bỏ bùn đặc.