Fem typiska processer för avloppsvattenrening

Sequencing Batch Reactor (SBR)-processen, även känd som den intermittenta aktiverade slamprocessen, består av en eller flera SBR-tankar. Under drift kommer avloppsvatten in i tankarna i omgångar och genomgår sekventiellt fem oberoende steg: influent, reaktion, sedimentation, effluent och tomgång. Influent och effluent styrs av vattennivån, medan reaktion och sedimentation styrs av tid. Varaktigheten av en driftscykel varierar beroende på belastning och avloppsbehov, vanligtvis från 4 till 12 timmar, varvid reaktionen står för 40 %. Den effektiva tankvolymen är summan av inflödesvolymen och den erforderliga slamvolymen inom cykeln.

Jämfört med kontinuerliga flödesmetoder erbjuder SBR-metoden snabbare reaktionshastigheter, högre behandlingseffektivitet och starkare motstånd mot belastningsstötar. På grund av den höga substratkoncentrationen och den stora koncentrationsgradienten, hämmar alternerande anoxiska och aeroba tillstånd den överdrivna spridningen av obligatoriska aeroba bakterier, vilket främjar borttagning av biologiskt kväve och fosfor. Dessutom förhindrar den kortare slamåldern trådformiga bakterier från att bli dominerande, vilket minskar slambulkbildning. Jämfört med kontinuerliga flödesmetoder har SBR-processen en kortare flödesväg och enklare struktur. När vattenvolymen är liten behövs endast en intermittent reaktor, vilket eliminerar behovet av dedikerade sedimenterings- och utjämningstankar och slamrecirkulation, vilket resulterar i lägre driftskostnader.

Denna metod utnyttjar den initiala avskiljningskapaciteten för aktivt slam fullt ut. Inom kort tid (10–40 min) avlägsnas suspenderat och kolloidalt organiskt material i avloppsvattnet genom adsorption. Separering av vätske-fastämnen renar sedan avloppsvattnet och tar bort cirka 85–90 % av BOD5. Av det mättade aktiverade slammet införs en del som kräver recirkulation i en regenereringstank för ytterligare oxidation och sönderdelning för att återställa dess aktivitet; det återstående slammet släpps ut i slambehandlingssystemet utan ytterligare oxidation och sönderdelning. Denna process utförs i två separata tankar (adsorptionstank och regenereringstank) eller i två sektioner av samma tank. Den har en stark förmåga att motstå belastningsstötar och kan eliminera behovet av en primär sedimentationstank. Dess främsta fördel är betydande besparingar i infrastrukturinvesteringar. Den är bäst lämpad för behandling av avloppsvatten som innehåller höga halter av suspenderade och kolloidala ämnen, såsom garvning av avloppsvatten och koksvatten, och erbjuder processflexibilitet. Men på grund av den kortare adsorptionstiden är dess behandlingseffektivitet inte lika hög som traditionella metoder.

Oxidationsdiket är en speciell typ av utökad luftningsmetod. Dess plan liknar en racerbana, med två roterande luftningsborstar (skivor) installerade i diket. Ytluftare, jetluftare eller luftningsanordningar av -typ stigare används också. När luftningsutrustningen fungerar driver den dikesvätskan att flöda snabbt, vilket uppnår syretillförsel och omrörning.

Jämfört med vanliga luftningsmetoder har oxidationsdiken fördelar som lägre infrastrukturinvesteringar, enklare underhåll och skötsel, stabil reningseffekt, bättre avloppskvalitet, mindre slamproduktion, bättre kväve- och fosforavskiljning samt starkare anpassningsförmåga till lastchocker.

ICEAS-reaktorn har en för-reaktionszon (upptar 10 % av tankvolymen) framtill. Reaktionstanken består av en för-reaktionszon och en huvudreaktionszon, vilket ger kontinuerligt influent och intermittent utflöde. För-reaktionszonen är vanligtvis i ett anaerobt och anoxiskt tillstånd, där organiskt material adsorberas av aktivt slam. Denna zon har också en biologisk selektionsfunktion, som hämmar tillväxten av trådformiga bakterier och förhindrar att slam bultar. Det adsorberade organiska materialet oxideras och sönderdelas av aktivt slam i huvudreaktionszonen.

Kontinuerlig inflytande löser motsättningen mellan inflytande och intermittent inflytande. Denna process har dock dåliga sedimenterings- och reningseffekter, är benägen att bulkande slam, har en låg slambelastning, lång reaktionstid, kräver en större utrustningsvolym och innebär en högre investering.

Avloppsvatten kommer först in i den anaeroba tanken och blandas med återfört slam. Under inverkan av fakultativa anaeroba jäsningsbakterier omvandlas lätt biologiskt nedbrytbara stora-molekylära organiskt material i avloppsvattnet till polyfosfat-ackumulerande bakterier (PAB). PAB absorberas av PAB och lagras i bakterierna, med den energi som krävs från nedbrytningen av PAB-kedjor. Därefter kommer avloppsvattnet in i den anoxiska zonen, där denitrifierande bakterier utnyttjar den organiska matrisen i avloppsvattnet för att denitrifiera NO3- som tas in av den återförda blandluten. När avloppsvattnet kommer in i den aeroba tanken är koncentrationen av organiskt material låg. PAB erhåller i första hand energi genom att sönderdela PAB i sina kroppar för bakteriell proliferation. Samtidigt tar de upp löslig fosfor från den omgivande miljön och lagrar den som PAB-kedjor, som sedan släpps ut ur systemet som överskottsslam. Den låga koncentrationen av organiskt material i systemets aeroba zon bidrar till tillväxten av autotrofa nitrifierande bakterier i denna zon.

Den organiska kombinationen av tre olika miljöförhållanden-anaeroba, anoxiska och aeroba-och olika typer av mikrobiella samhällen kan samtidigt avlägsna organiskt material, kväve och fosfor. Processen är enkel, med en kort hydraulisk retentionstid. SVI är i allmänhet mindre än 100, vilket förhindrar att slam bultar. Slammet har en hög fosforhalt, typiskt över 2,5 %. I den anaeroba-anoxiska tanken behövs endast försiktig omrörning för att blanda slammet utan att öka löst syre. Sedimenteringstanken måste undvika anaeroba-anoxiska förhållanden för att förhindra att polyfosfat{11}}ackumulerande bakterier frigör fosfor, vilket skulle sänka avloppskvaliteten, och denitrifikation från att producera N2, vilket skulle störa sedimenteringen. Kvävereduktionseffekten påverkas av blandlutens recirkulationsförhållande, medan fosforavlägsnande effekten påverkas av det lösta syre (DO) och nitratsyre som transporteras i det återförda slammet. Därför är det omöjligt att förbättra kväve- och fosforavskiljningseffektiviteten.