Pięć typowych procesów oczyszczania ścieków

Proces w reaktorze wsadowym sekwencjonowania (SBR), znany również jako proces przerywanego osadu czynnego, składa się z jednego lub większej liczby zbiorników SBR. Podczas pracy ścieki dostają się do zbiorników partiami, przechodząc kolejno pięć niezależnych etapów: dopływ, reakcja, sedymentacja, odpływ i jałowość. Dopływ i odpływ są kontrolowane przez poziom wody, podczas gdy reakcja i sedymentacja są kontrolowane przez czas. Czas trwania jednego cyklu operacyjnego różni się w zależności od obciążenia i wymagań dotyczących ścieków i zwykle wynosi od 4 do 12 godzin, przy czym reakcja stanowi 40%. Efektywna objętość zbiornika jest sumą objętości dopływu i wymaganej objętości osadu w cyklu.

W porównaniu do metod przepływu ciągłego, metoda SBR zapewnia większą szybkość reakcji, wyższą skuteczność oczyszczania i większą odporność na wstrząsy obciążeniowe. Ze względu na wysokie stężenie substratu i duży gradient stężeń, naprzemienne stany beztlenowe i tlenowe hamują nadmierną proliferację bezwzględnych bakterii tlenowych, sprzyjając biologicznemu usuwaniu azotu i fosforu. Co więcej, krótszy wiek osadu zapobiega dominacji bakterii nitkowatych, zmniejszając w ten sposób pęcznienie osadu. W porównaniu do metod przepływu ciągłego, proces SBR ma krótszą ścieżkę przepływu i prostszą strukturę. Gdy objętość wody jest mała, potrzebny jest tylko jeden reaktor przerywany, co eliminuje potrzebę stosowania dedykowanych zbiorników sedymentacyjnych i wyrównawczych oraz recyrkulacji osadu, co skutkuje niższymi kosztami operacyjnymi.

Metoda ta w pełni wykorzystuje początkową zdolność usuwania osadu czynnego. W krótkim czasie (10–40 min) w ściekach zawieszona i koloidalna materia organiczna zostaje usunięta poprzez adsorpcję. Separacja cieczy-ciała stałego oczyszcza następnie ścieki, usuwając około 85–90% BZT5. Z nasyconego osadu czynnego część wymagającą recyrkulacji wprowadza się do zbiornika regeneracyjnego w celu dalszego utleniania i rozkładu w celu przywrócenia jego aktywności; pozostały osad jest odprowadzany do układu oczyszczania osadu bez dalszego utleniania i rozkładu. Proces ten odbywa się w dwóch oddzielnych zbiornikach (zbiorniku adsorpcyjnym i zbiorniku regeneracyjnym) lub w dwóch sekcjach tego samego zbiornika. Ma dużą zdolność wytrzymywania wstrząsów obciążeniowych i może wyeliminować potrzebę stosowania głównego osadnika. Jego główną zaletą są znaczne oszczędności w inwestycjach infrastrukturalnych. Najlepiej nadaje się do oczyszczania ścieków zawierających duże ilości substancji zawieszonych i koloidalnych, takich jak ścieki garbarskie i ścieki koksownicze, a także zapewnia elastyczność procesu. Jednak ze względu na krótszy czas adsorpcji skuteczność jego oczyszczania nie jest tak wysoka jak metodami tradycyjnymi.

Rów utleniający jest szczególnym rodzajem rozszerzonej metody napowietrzania. Swoim planem przypomina tor wyścigowy, na którym w rowie zamontowane są dwie obrotowe szczotki (tarcze) napowietrzające. Stosowane są także aeratory powierzchniowe, aeratory strumieniowe lub urządzenia napowietrzające typu pionowego. Kiedy sprzęt napowietrzający działa, wprawia płyn z rowu w szybki przepływ, zapewniając dopływ tlenu i mieszanie.

W porównaniu ze zwykłymi metodami napowietrzania rowy utleniające mają zalety, takie jak niższe inwestycje w infrastrukturę, łatwiejsza konserwacja i zarządzanie, stabilny efekt oczyszczania, lepsza jakość ścieków, mniejsza produkcja osadów, lepsze usuwanie azotu i fosforu oraz większa zdolność przystosowania się do wstrząsów obciążenia.

Reaktor ICEAS ma-strefę przedreakcyjną (zajmującą 10% objętości zbiornika) z przodu. Zbiornik reakcyjny składa się ze-strefy reakcji wstępnej i głównej strefy reakcji, zapewniając ciągły dopływ i przerywany wyciek. Strefa-reakcji wstępnej znajduje się zazwyczaj w stanie beztlenowym i beztlenowym, gdzie materia organiczna jest adsorbowana przez osad czynny. Strefa ta pełni także funkcję selekcji biologicznej, hamując rozwój bakterii nitkowatych i zapobiegając pęcznieniu osadu. Zaadsorbowana materia organiczna jest utleniana i rozkładana przez osad czynny w głównej strefie reakcji.

Napływ ciągły rozwiązuje sprzeczność pomiędzy napływem a napływem przerywanym. Jednakże proces ten ma słabe efekty sedymentacyjne i oczyszczające, jest podatny na pęcznienie osadu, charakteryzuje się niskim ładunkiem osadu, długim czasem reakcji, wymaga większej objętości sprzętu i wiąże się z większymi inwestycjami.

Ścieki najpierw trafiają do zbiornika beztlenowego i mieszają się z osadem zwrotnym. Pod wpływem fakultatywnych bakterii fermentacji beztlenowej łatwo ulegająca biodegradacji wielkocząsteczkowa-materia organiczna w ściekach przekształca się w bakterie gromadzące{{2}polifosforany (PAB). PAB są absorbowane przez PAB i magazynowane w bakteriach, a wymagana energia pochodzi z rozkładu łańcuchów PAB. Następnie ścieki trafiają do strefy beztlenowej, gdzie bakterie denitryfikacyjne wykorzystują matrycę organiczną zawartą w ściekach do denitryfikacji NO3-przyniesionego przez zawrócony zmieszany płyn. Kiedy ścieki dostają się do zbiornika tlenowego, stężenie materii organicznej jest niskie. PAB pozyskują energię głównie poprzez rozkład PAB w swoich ciałach w celu namnażania się bakterii. Jednocześnie pobierają z otoczenia rozpuszczalny fosfor i magazynują go w postaci łańcuchów PAB, które następnie usuwane są z układu w postaci osadu nadmiernego. Niskie stężenie materii organicznej w strefie tlenowej układu sprzyja rozwojowi w tej strefie autotroficznych bakterii nitryfikacyjnych.

Organiczne połączenie trzech różnych warunków środowiskowych-beztlenowych, beztlenowych i tlenowych-oraz różnych typów zbiorowisk drobnoustrojów może jednocześnie usuwać materię organiczną, azot i fosfor. Proces jest prosty i charakteryzuje się krótkim czasem retencji hydraulicznej. SVI jest na ogół mniejsze niż 100, co zapobiega pęcznieniu osadu. Szlam ma wysoką zawartość fosforu, zwykle powyżej 2,5%. W zbiorniku beztlenowym-beztlenowym wystarczy delikatne mieszanie, aby wymieszać osad bez zwiększania poziomu rozpuszczonego tlenu. W osadniku należy unikać warunków beztlenowych-beztlenowych, aby zapobiec uwalnianiu fosforu przez bakterie gromadzące się w polifosforanach-, co mogłoby obniżyć jakość ścieków, oraz podczas denitryfikacji powodującej wytwarzanie N2, który zakłócałby sedymentację. Na efekt usuwania azotu wpływa stopień recyrkulacji zmieszanej cieczy, natomiast na efekt usuwania fosforu wpływa zawartość rozpuszczonego tlenu (DO) i tlenu azotanowego przenoszonego w osadzie zawróconym. Nie da się zatem poprawić efektywności usuwania azotu i fosforu.