Pět typických procesů čištění odpadních vod

Proces Sequencing Batch Reactor (SBR), také známý jako přerušovaný proces aktivovaného kalu, se skládá z jedné nebo více nádrží SBR. Během provozu vstupuje odpadní voda do nádrží v dávkách, které postupně procházejí pěti nezávislými fázemi: přítok, reakce, sedimentace, odtok a nečinnost. Přítok a odtok jsou řízeny hladinou vody, zatímco reakce a sedimentace jsou řízeny časem. Doba trvání jednoho pracovního cyklu se mění v závislosti na zatížení a požadavcích na odtok, obecně se pohybuje od 4 do 12 hodin, přičemž reakce představuje 40 %. Efektivní objem nádrže je součtem přítoku a požadovaného objemu kalu v rámci cyklu.

Ve srovnání s metodami kontinuálního toku nabízí metoda SBR rychlejší reakční rychlost, vyšší účinnost ošetření a silnější odolnost vůči rázům při zatížení. Díky vysoké koncentraci substrátu a velkému koncentračnímu gradientu inhibují střídavé anoxické a aerobní stavy nadměrnou proliferaci obligátních aerobních bakterií a podporují biologické odstraňování dusíku a fosforu. Kromě toho kratší stáří kalu zabraňuje tomu, aby se vláknité bakterie staly dominantními, čímž se snižuje objemování kalu. V porovnání s metodami kontinuálního toku má proces SBR kratší dráhu toku a jednodušší strukturu. Když je objem vody malý, je potřeba pouze jeden přerušovaný reaktor, což eliminuje potřebu vyhrazených sedimentačních a vyrovnávacích nádrží a recirkulaci kalu, což má za následek nižší provozní náklady.

Tato metoda plně využívá počáteční kapacitu odstranění aktivovaného kalu. Během krátké doby (10–40 minut) jsou suspendované a koloidní organické látky v odpadní vodě odstraněny adsorpcí. Separace kapalných-pevných látek pak čistí odpadní vodu a odstraňuje přibližně 85 %–90 % BSK5. Z nasyceného aktivovaného kalu se část vyžadující recirkulaci zavádí do regenerační nádrže pro další oxidaci a rozklad, aby se obnovila jeho aktivita; zbývající kal je vypouštěn do systému čištění kalu bez další oxidace a rozkladu. Tento proces se provádí ve dvou samostatných nádržích (adsorpční nádrž a regenerační nádrž) nebo ve dvou sekcích stejné nádrže. Má silnou schopnost odolávat rázům při zatížení a může eliminovat potřebu primární sedimentační nádrže. Jeho hlavní výhodou je výrazná úspora investic do infrastruktury. Nejlépe se hodí pro čištění odpadních vod s vysokým obsahem suspendovaných a koloidních látek, jako jsou odpadní vody z činění a koksování, a nabízí flexibilitu procesu. Vzhledem ke kratší době adsorpce však není účinnost jeho úpravy tak vysoká jako u tradičních metod.

Oxidační příkop je speciálním typem metody rozšířeného provzdušňování. Jeho půdorys připomíná závodní dráhu se dvěma provzdušňovacími rotačními kartáči (disky) instalovanými v příkopu. Používají se také povrchové provzdušňovače, tryskové provzdušňovače nebo provzdušňovací zařízení typu riser{2}}. Když provzdušňovací zařízení pracuje, pohání příkopovou kapalinu k rychlému proudění, čímž se dosáhne přísunu kyslíku a míchání.

Ve srovnání s běžnými provzdušňovacími metodami mají oxidační příkopy výhody, jako jsou nižší investice do infrastruktury, snadnější údržba a správa, stabilní účinek čištění, lepší kvalita odpadních vod, menší produkce kalu, lepší odstraňování dusíku a fosforu a silnější adaptabilita na nárazy při zatížení.

Reaktor ICEAS má vpředu před{0}}reakční zónu (zabírá 10 % objemu nádrže). Reakční nádrž se skládá z před-reakční zóny a hlavní reakční zóny, čímž se dosahuje kontinuálního přítoku a přerušovaného výtoku. Před-reakční zóna je obecně v anaerobním a anoxickém stavu, kde je organická hmota adsorbována aktivovaným kalem. Tato zóna má také funkci biologické selekce, která inhibuje růst vláknitých bakterií a zabraňuje hromadění kalu. Adsorbovaná organická hmota je oxidována a rozkládána aktivovaným kalem v hlavní reakční zóně.

Kontinuální influent řeší rozpor mezi influentním a intermitentním influentem. Tento proces má však špatné sedimentační a čistící účinky, je náchylný k hromadění kalu, má nízké zatížení kalem, dlouhou reakční dobu, vyžaduje větší objem zařízení a vyžaduje vyšší investice.

Odpadní voda nejprve vstupuje do anaerobní nádrže a mísí se s vráceným kalem. Působením volitelných anaerobních fermentačních bakterií se snadno biologicky odbouratelné velké-organické látky v odpadní vodě přeměňují na polyfosfát{2}}akumulující bakterie (PAB). PAB jsou absorbovány PAB a uloženy v bakteriích, přičemž potřebná energie pochází z rozkladu řetězců PAB. Následně odpadní voda vstupuje do anoxické zóny, kde denitrifikační bakterie využívají organickou matrici v odpadní vodě k denitrifikaci NO3- přiváděného vráceným směsným louhem. Když odpadní voda vstupuje do aerobní nádrže, koncentrace organické hmoty je nízká. PAB primárně získávají energii rozkladem PAB v jejich tělech pro bakteriální proliferaci. Zároveň absorbují rozpustný fosfor z okolního prostředí a ukládají jej jako řetězce PAB, které jsou pak ze systému odváděny jako přebytečný kal. Nízká koncentrace organické hmoty v aerobní zóně systému přispívá k růstu autotrofních nitrifikačních bakterií v této zóně.

Organická kombinace tří různých podmínek prostředí-anaerobních, anoxických a aerobních{1}}a různých typů mikrobiálních společenství může současně odstraňovat organickou hmotu, dusík a fosfor. Proces je jednoduchý, s krátkou hydraulickou dobou zdržení. SVI je obecně menší než 100, což zabraňuje hromadění kalu. Kal má vysoký obsah fosforu, typicky nad 2,5 %. V anaerobní -anoxické nádrži je potřeba pouze jemné míchání, aby se kal promíchal bez zvýšení rozpuštěného kyslíku. Sedimentační nádrž se musí vyhýbat anaerobním{10}}anoxickým podmínkám, aby se zabránilo bakteriím akumulujícím polyfosfáty{11}} uvolňovat fosfor, což by snížilo kvalitu odpadních vod, a denitrifikace produkovat N2, který by narušoval sedimentaci. Účinek odstraňování dusíku je ovlivněn poměrem recirkulace směsného louhu, zatímco účinek odstraňování fosforu je ovlivněn rozpuštěným kyslíkem (DO) a dusičnanovým kyslíkem neseným v vráceném kalu. Proto je nemožné zlepšit účinnost odstraňování dusíku a fosforu.