Fem typiske prosesser for avløpsvannbehandling

Sequencing Batch Reactor (SBR)-prosessen, også kjent som den intermitterende aktiverte slamprosessen, består av en eller flere SBR-tanker. Under drift kommer avløpsvannet inn i tankene i partier, og gjennomgår sekvensielt fem uavhengige stadier: innløp, reaksjon, sedimentering, avløp og tomgang. Innløp og avløp styres av vannstand, mens reaksjon og sedimentasjon styres av tid. Varigheten av en driftssyklus varierer avhengig av belastning og avløpsbehov, vanligvis fra 4 til 12 timer, med reaksjon som utgjør 40 %. Det effektive tankvolumet er summen av innløpsvolumet og det nødvendige slamvolumet i syklusen.

Sammenlignet med kontinuerlig strømningsmetoder, tilbyr SBR-metoden raskere reaksjonshastigheter, høyere behandlingseffektivitet og sterkere motstand mot belastningsstøt. På grunn av den høye substratkonsentrasjonen og den store konsentrasjonsgradienten, hemmer alternerende anoksiske og aerobe tilstander den overdrevne spredningen av obligate aerobe bakterier, og fremmer biologisk nitrogen- og fosforfjerning. Videre hindrer den kortere slamalderen at trådbakterier blir dominerende, og dermed reduserer slambulkingen. Sammenlignet med kontinuerlige strømningsmetoder har SBR-prosessen en kortere strømningsvei og enklere struktur. Når vannvolumet er lite, trengs kun én intermitterende reaktor, noe som eliminerer behovet for dedikerte sedimenterings- og utjevningstanker og slamresirkulering, noe som resulterer i lavere driftskostnader.

Denne metoden utnytter den innledende fjerningskapasiteten til aktivert slam fullt ut. I løpet av kort tid (10–40 min) fjernes suspendert og kolloidalt organisk materiale i avløpsvannet gjennom adsorpsjon. Separasjon av væske-faststoff renser deretter avløpsvannet, og fjerner omtrent 85–90 % av BOD5. Av det mettede aktiverte slammet føres en del som krever resirkulering inn i en regenereringstank for ytterligere oksidasjon og dekomponering for å gjenopprette aktiviteten; det gjenværende slammet slippes ut i slambehandlingssystemet uten ytterligere oksidasjon og dekomponering. Denne prosessen utføres i to separate tanker (adsorpsjonstank og regenereringstank) eller i to seksjoner av samme tank. Den har en sterk evne til å motstå belastningsstøt og kan eliminere behovet for en primær sedimentasjonstank. Dens største fordel er betydelige besparelser i infrastrukturinvesteringer. Den er best egnet for behandling av avløpsvann som inneholder høye nivåer av suspenderte og kolloidale stoffer, som soling av avløpsvann og koksavløpsvann, og tilbyr prosessfleksibilitet. På grunn av den kortere adsorpsjonstiden er imidlertid behandlingseffektiviteten ikke så høy som tradisjonelle metoder.

Oksydasjonsgrøften er en spesiell type utvidet luftemetode. Planen ligner en racerbane, med to roterende luftbørster (skiver) installert i grøfta. Overflateluftere, jetluftere eller luftingsenheter av typen stigerør- brukes også. Når lufteutstyret fungerer, driver det grøftevæsken til å strømme raskt, og oppnår oksygentilførsel og omrøring.

Sammenlignet med vanlige luftemetoder har oksidasjonsgrøfter fordeler som lavere infrastrukturinvesteringer, enklere vedlikehold og forvaltning, stabil renseeffekt, bedre avløpskvalitet, mindre slamproduksjon, bedre nitrogen- og fosforfjerning, og sterkere tilpasningsevne til belastningsstøt.

ICEAS-reaktoren har en pre-reaksjonssone (opptar 10 % av tankvolumet) foran. Reaksjonstanken består av en pre-reaksjonssone og en hovedreaksjonssone, og oppnår kontinuerlig innflytende og intermitterende avløp. Pre-reaksjonssonen er vanligvis i en anaerob og anoksisk tilstand, hvor organisk materiale adsorberes av aktivert slam. Denne sonen har også en biologisk seleksjonsfunksjon, som hemmer veksten av filamentøse bakterier og hindrer slambulking. Det adsorberte organiske materialet oksideres og spaltes av aktivert slam i hovedreaksjonssonen.

Kontinuerlig innflytelse løser motsetningen mellom innflytende og intermitterende innflytelse. Denne prosessen har imidlertid dårlige sedimenterings- og renseeffekter, er utsatt for slambulking, har lav slambelastning, lang reaksjonstid, krever større utstyrsvolum og innebærer en høyere investering.

Avløpsvann kommer først inn i den anaerobe tanken og blandes med returnert slam. Under påvirkning av fakultative anaerobe gjæringsbakterier blir lett biologisk nedbrytbare store-molekylære organiske stoffer i avløpsvannet omdannet til polyfosfat-akkumulerende bakterier (PAB). PAB-er absorberes av PAB-er og lagres i bakteriene, med energien som kreves fra nedbryting av PAB-kjeder. Deretter kommer avløpsvannet inn i den anoksiske sonen, hvor denitrifiserende bakterier utnytter den organiske matrisen i avløpsvannet for å denitrifisere NO3- som kommer inn av den returnerte blandingsvæsken. Når avløpsvannet kommer inn i den aerobe tanken, er konsentrasjonen av organisk materiale lav. PAB-er henter først og fremst energi ved å dekomponere PAB-er i kroppen for bakteriell spredning. Samtidig absorberer de løselig fosfor fra omgivelsene og lagrer det som PAB-kjeder, som deretter slippes ut av systemet som overflødig slam. Den lave konsentrasjonen av organisk materiale i systemets aerobe sone bidrar til veksten av autotrofe nitrifiserende bakterier i denne sonen.

Den organiske kombinasjonen av tre forskjellige miljøforhold-anaerobe, anoksiske og aerobe-og forskjellige typer mikrobielle samfunn kan samtidig fjerne organisk materiale, nitrogen og fosfor. Prosessen er enkel, med kort hydraulisk retensjonstid. SVI er generelt mindre enn 100, og forhindrer slambulking. Slammet har et høyt fosforinnhold, typisk over 2,5 %. I den anaerobe-anoksiske tanken er det kun nødvendig å røre forsiktig for å blande slammet uten å øke oppløst oksygen. Sedimentasjonstanken må unngå anaerobe-anoksiske forhold for å forhindre at polyfosfatakkumulerende bakterier frigjør fosfor, noe som vil senke avløpskvaliteten, og denitrifikasjon fra å produsere N2, som ville forstyrre sedimenteringen. Nitrogenfjerningseffekten påvirkes av blandingsvæskens resirkuleringsforhold, mens fosforfjerningseffekten påvirkes av oppløst oksygen (DO) og nitratoksygen som føres i det returnerte slammet. Derfor er det umulig å forbedre effektiviteten til fjerning av nitrogen og fosfor.