Viisi tyypillistä jätevedenkäsittelyprosessia

Sequencing Batch Reactor (SBR) -prosessi, joka tunnetaan myös jaksottaisena aktiivilieteprosessina, koostuu yhdestä tai useammasta SBR-säiliöstä. Käytön aikana jätevesi tulee säiliöön erissä, ja ne läpikäyvät peräkkäin viisi itsenäistä vaihetta: sisäänvirtaus, reaktio, sedimentaatio, jätevesi ja tyhjäkäynti. Tulo- ja jätevesiä säätelee veden taso, kun taas reaktiota ja sedimentaatiota säätelee aika. Yhden käyttöjakson kesto vaihtelee kuormituksen ja jätevesitarpeen mukaan, yleensä 4-12 tuntia, reaktion ollessa 40 %. Säiliön tehollinen tilavuus on sisäänvirtausmäärän ja tarvittavan lietetilavuuden summa syklin sisällä.

Jatkuvavirtausmenetelmiin verrattuna SBR-menetelmä tarjoaa nopeammat reaktionopeudet, korkeamman käsittelytehokkuuden ja vahvemman kestävyyden kuormitusiskuja vastaan. Korkean substraattipitoisuuden ja suuren pitoisuusgradientin ansiosta vuorottelevat hapettomat ja aerobiset tilat estävät pakollisten aerobisten bakteerien liiallista lisääntymistä edistäen biologista typen ja fosforin poistumista. Lisäksi lietteen lyhyempi ikä estää rihmamaisten bakteerien muodostumisen hallitsevaksi, mikä vähentää lietteen bulkkia. Jatkuvavirtausmenetelmiin verrattuna SBR-prosessilla on lyhyempi virtausreitti ja yksinkertaisempi rakenne. Kun vesitilavuus on pieni, tarvitaan vain yksi jaksottainen reaktori, mikä eliminoi erillisten sedimentointi- ja tasaussäiliöiden ja lietteen kierrätyksen tarpeen, mikä johtaa alhaisempiin käyttökustannuksiin.

Tämä menetelmä hyödyntää täysin aktiivilietteen alkuperäisen poistokapasiteetin. Suspendoitunut ja kolloidinen orgaaninen aines jätevedestä poistetaan lyhyessä ajassa (10–40 min) adsorption kautta. Neste-kiintoaineerotus puhdistaa sitten jäteveden ja poistaa noin 85–90 % BOD5:stä. Kyllästetystä aktiivilieteestä kierrätystä vaativa osa viedään regenerointisäiliöön hapettumista ja hajoamista varten sen toiminnan palauttamiseksi; jäljelle jäänyt liete johdetaan lietteenkäsittelyjärjestelmään ilman lisähapetusta ja hajoamista. Tämä prosessi suoritetaan kahdessa erillisessä säiliössä (adsorptiosäiliö ja regenerointisäiliö) tai saman säiliön kahdessa osassa. Sillä on vahva kyky kestää kuormitusiskuja ja se voi poistaa ensisijaisen sedimentointisäiliön tarpeen. Sen tärkein etu on merkittävät säästöt infrastruktuuri-investoinneissa. Se soveltuu parhaiten runsaasti suspendoituneita ja kolloidisia aineita sisältävien jätevesien, kuten parkitusjätevesien ja koksausjätevesien, käsittelyyn ja tarjoaa prosessin joustavuutta. Lyhyemmästä adsorptioajasta johtuen sen käsittelyteho ei kuitenkaan ole yhtä hyvä kuin perinteisillä menetelmillä.

Hapetusoja on erityinen pidennetyn ilmastusmenetelmän tyyppi. Suunnitelma muistuttaa kilparataa, jonka ojaan on asennettu kaksi ilmastuksen pyörivää harjaa (kiekkoa). Käytetään myös pintailmastimia, jet-ilmastimia tai nousuputki{2}}tyyppisiä ilmastuslaitteita. Kun ilmastuslaitteisto on toiminnassa, se ajaa ojanesteen virtaamaan nopeasti, jolloin saadaan aikaan hapen syöttö ja sekoitus.

Tavallisiin ilmastusmenetelmiin verrattuna hapetusojilla on etuja, kuten pienemmät infrastruktuuri-investoinnit, helpompi huolto ja hallinta, vakaa käsittelyvaikutus, parempi jäteveden laatu, vähemmän lietteentuotantoa, parempi typen ja fosforin poisto sekä vahvempi sopeutumiskyky kuormitusiskuihin.

ICEAS-reaktorin etuosassa on esireaktioalue-(joka vie 10 % säiliön tilavuudesta). Reaktiosäiliö koostuu esireaktiovyöhykkeestä- ja pääreaktiovyöhykkeestä, jolloin saadaan jatkuva sisäänvirtaus ja ajoittainen poistovirta. Esireaktioalue on yleensä anaerobisessa ja hapettomassa tilassa, jossa aktiiviliete adsorboi orgaanista ainesta. Tällä vyöhykkeellä on myös biologinen valintatoiminto, joka estää rihmamaisten bakteerien kasvua ja estää lietteen bulkkia. Adsorboitunut orgaaninen aines hapettuu ja hajoaa aktiivilietteen vaikutuksesta pääreaktioalueella.

Jatkuva vaikuttaminen ratkaisee sisääntulon ja jaksoittaisen vaikutuksen välisen ristiriidan. Tällä prosessilla on kuitenkin huonot sedimentaatio- ja puhdistusvaikutukset, se on alttiina lietteen bulkkiinnille, sillä on alhainen lietekuorma, pitkä reaktioaika, se vaatii suuremman laitetilavuuden ja vaatii suurempia investointeja.

Jätevesi tulee ensin anaerobiseen säiliöön ja sekoittuu palautetun lietteen kanssa. Fakultatiivisten anaerobisten fermentaatiobakteerien vaikutuksesta jäteveden helposti biohajoava suuri{1}}molekyylinen orgaaninen aines muuttuu polyfosfaattia-akkumuloiviksi bakteereiksi (PAB). PAB:t absorboivat PAB:t ja varastoituvat bakteereihin, ja tarvittava energia tulee PAB-ketjujen hajoamisesta. Tämän jälkeen jätevesi siirtyy hapettomalle vyöhykkeelle, jossa denitrifioivat bakteerit hyödyntävät jäteveden orgaanista matriisia denitrifioidakseen palautetun sekalipeän mukana tulevan NO3-. Kun jätevesi tulee aerobiseen säiliöön, orgaanisen aineksen pitoisuus on alhainen. PAB:t saavat ensisijaisesti energiaa hajottamalla PAB:ita kehossaan bakteerien lisääntymistä varten. Samalla ne imevät liukoista fosforia ympäröivästä ympäristöstä ja varastoivat sen PAB-ketjuina, jotka sitten poistuvat järjestelmästä ylimääräisenä lietteenä. Alhainen orgaanisen aineksen pitoisuus järjestelmän aerobisella vyöhykkeellä edistää autotrofisten nitrifioivien bakteerien kasvua tällä vyöhykkeellä.

Kolmen erilaisen ympäristön -anaerobisen, hapettoman ja aerobisen-orgaanisen yhdistelmän sekä erityyppisten mikrobiyhteisöjen orgaaninen yhdistelmä voi poistaa samanaikaisesti orgaanista ainetta, typpeä ja fosforia. Prosessi on yksinkertainen, ja siinä on lyhyt hydraulinen pitoaika. SVI on yleensä alle 100, mikä estää lietteen bulkkia. Lietteen fosforipitoisuus on korkea, tyypillisesti yli 2,5 %. Anaerobisessa-anoksittomassa säiliössä tarvitaan vain hellävarainen sekoittaminen lietteen sekoittamiseksi lisäämättä liuennutta happea. Sedimentointisäiliössä on vältettävä anaerobisia-anoksisia olosuhteita, jotta polyfosfaattia{11}}kertyviä bakteereja ei vapautuisi, mikä heikentäisi jäteveden laatua, ja denitrifikaatiota N2:n tuottamisesta, mikä häiritsisi sedimentaatiota. Typenpoistovaikutukseen vaikuttaa sekalipeän kierrätyssuhde, kun taas fosforinpoistovaikutukseen vaikuttaa palautettavan lietteen sisältämä liuennut happi (DO) ja nitraattihappi. Siksi typen ja fosforin poiston tehokkuutta on mahdotonta parantaa.