تخمیر بی هوازی فاضلاب

تخمیر بی هوازی فاضلاب شامل فرآيندهاي اكسيداسيون و تخمير بي هوازي است که در ابتدا براي تصفيه لجن دفعي و زائدات آلي با غلظت زياد بكار گرفته مي شد. هر چند كاربردهايي بـراي زائـدات دفعـي رقيـق نيـز بـه اثبات رسيده است و عموميت زيادي يافته است. فرآيندهاي تخمیر بی هوازی فاضلاب داراي مزايـايي هـستند؛ زيرا بازده بيومس پاييني دارد و انرژي توليدي ناشي از متان را مي توان بازيافت كرد كه در اثر تبـديل بيولوژيكي سوبستراي آلي بوجود مـي آيـد. اگرچـه بيـشتر فرآينـدهاي تخميـري در محـدوده دمـايي مزوفيليك 30-35 درجه سانتیگراد بهره برداري مي شود.

امـا در تخميـر ترموفيليـك قبـل يـا همـراه بـا تخميـر مزوفيليك افزايش قابل توجهي وجود دارد. مورد اخير، هاضم بي هوازي فاز بندي شده حرارتـي ناميـده مي شود و معمولاً در SRT لجن 3تـا 7روز در فـاز اول ترموفيليـك 50-60 درجه سانتیگراد و 7-15 روز در فـاز نهايي مزوفيليك طراحي شده است. براي از بين بردن پاتوژنها استفاده ميشـود . كلاس Aجامدات بيولوژيكي را توليد كند كه مي تواند براي كاربردهاي بازيافت غير محـدود اسـتفاده شود. براي تصفيه فاضلابهاي صنعتي با غلظت زياد ثابت شده است كه تـصفيه بـي هـوازي نـسبت بـهسيستم هوازي، گزينه اي اقتصادي تري را در اختيار مي گذارد و باعث صرفه جويي در انـرژي ، حجـم راكتور و مواد مغذي اضافي مي شود. بدليل اينكه كيفيت پساب خروجي بخوبي روش هوازي نيـست ، تصفيه بي هوازي معمولاً بعنوان يك پيش تصفيه قبل از تخليه به سيستم جمع آوري شهري انجام مـي گيرد و يا بوسيله يك فرآيند هوازي ادامه داده مي شود. 

سه مرحله اصلي كه در اكسيداسيون كلي بي هوازي لجن وجود دارد که شـامل موارد زیر می شود :

• هيـدروليز
• تخميـر(اسيدوژنز هم ناميده مي شود)
• متانوژنز

هيدروليز 

اولين مرحله براي اكثر فرآيند تخميري هيدروليز نام دارد كه مواد ذره اي به تركيبات محلول تبديل و سپس به منومرهاي ساده هيدروليز مي شود و توسط باكتري هايي كه عمل تخمير را انجام مي دهند، استفاده مي شود. در بعضي فاضلاب هاي صنعتي، تخمير ممكـن اسـت اولـين مرحلـه در فرآينـد بـي هوازي باشد.

تخمير

مرحله دوم تخمير نام دارد(اسيدوژنز نيز ناميده مي شود). در فرآينـد تخميـر، آمينواسـيدها، قنـدها و بعضي اسيدهاي چرب، بيشتر تجزيه مي شود. شکل بالا گویا موضوع است. مواد آلـي هـم نقش دهنده و هم گيرنده الكترون را دارد. محـصولات اصـلي تخميـر، اسـتات، هيـدروژن، دي اكـسيد كربن، پروپيانات و بوتيرات است. پروپيانات و بوتيرات بصورت بيشتري تخميـر مـي شـود و هيـدروژن، دي اكسيد كربن و استات توليد مي كند. بنابراين محصولات نهـايي تخميـر(اسـتات، هيـدروژن و دي اكسيد كربن) پيش سازهاي تشكيل متـان (متـانوژنز) اسـت. در تغييـر انـرژي آزاد مـرتبط بـا تبـديل پروپيانات و بوتيرات به استات و هيدروژن نياز به اين است كه هيدروژن در غلظت كمي داخل سيستم باشد(كمتر از 0.0001اتمسفر) و يا واكنش انجام نمي شود.

متانوژنز

مرحله سوم ، متانوژنز ، توسط گروهي از ارگانيسم ها انجام مي شود كه بطور كلي، متانوژنز ناميده مي شود. دو گروه ارگانيسم هاي متانوژنز در توليد متان نقش دارد. يك گروه تحت عنوان متـانوژنز دسـته استيك است كه استات را به متان و دي اكسيد كربن تبـديل مـي كنـد. گـروه دوم، متـانوژنز مـصرف كننده هيدروژن نام دارد كه با مصرف هيدروژن بعنوان دهنـده الكتـرون و دي اكـسيد كـربن بعنـوان گيرنده الكترون، متان توليد مي شود. باكتري هاي فرآينـد بـي هـوازي تحـت عنـوان اسـتوژنز قـادر بـه
استفاده از دي اكسيد كربن مي باشد كه هيدروژن را اكسيد و اسيد استيك تشكيل مي دهـد. هرچنـد اسيد استيك توليدي به متان تبديل مي شود؛ اما تاثير اين واكنش ها، كم است. تقريباً 72درصد متان توليدي در هضم بي هوازي از طريق تشكيل استات است.