Cinc processos típics de tractament d'aigües residuals

El procés del reactor de lots de seqüenciació (SBR), també conegut com a procés de fangs activats intermitents, consta d'un o més dipòsits SBR. Durant el funcionament, les aigües residuals entren als dipòsits per lots, passant seqüencialment en cinc etapes independents: afluent, reacció, sedimentació, efluent i inactiu. L'afluent i l'efluent estan controlats pel nivell de l'aigua, mentre que la reacció i la sedimentació estan controlades pel temps. La durada d'un cicle de funcionament varia en funció de les necessitats de càrrega i efluent, generalment oscil·lant entre 4 i 12 hores, amb una reacció que representa el 40%. El volum efectiu del dipòsit és la suma del volum d'afluent i el volum de fang necessari dins del cicle.

En comparació amb els mètodes de flux continu, el mètode SBR ofereix velocitats de reacció més ràpides, una major eficiència de tractament i una resistència més forta als cops de càrrega. A causa de l'alta concentració de substrat i el gran gradient de concentració, els estats anòxics i aeròbics alternats inhibeixen la proliferació excessiva de bacteris aeròbics obligats, afavorint l'eliminació biològica de nitrogen i fòsfor. A més, l'edat més curta del fang evita que els bacteris filamentosos es tornin dominants, reduint així l'acumulació del fang. En comparació amb els mètodes de flux continu, el procés SBR té un recorregut de flux més curt i una estructura més senzilla. Quan el volum d'aigua és petit, només es necessita un reactor intermitent, eliminant la necessitat de tancs de sedimentació i equalització dedicats i la recirculació de fangs, el que resulta en menors costos d'operació.

Aquest mètode utilitza plenament la capacitat d'eliminació inicial del fang activat. En poc temps (10-40 min), la matèria orgànica col·loïdal i suspesa de les aigües residuals s'elimina mitjançant adsorció. Després, la separació líquida-sòlid purifica les aigües residuals, eliminant aproximadament el 85%-90% de la DBO5. Dels fangs activats saturats, una part que requereix recirculació s'introdueix en un dipòsit de regeneració per a una posterior oxidació i descomposició per restablir la seva activitat; els fangs restants s'aboquen al sistema de tractament de fangs sense més oxidació i descomposició. Aquest procés es realitza en dos dipòsits separats (dipòsit d'adsorció i dipòsit de regeneració) o en dos trams d'un mateix dipòsit. Té una forta capacitat per suportar cops de càrrega i pot eliminar la necessitat d'un dipòsit de sedimentació primari. El seu principal avantatge és un estalvi important en la inversió en infraestructures. És el més adequat per tractar aigües residuals que contenen alts nivells de substàncies en suspensió i col·loïdals, com ara aigües residuals de bronzejat i aigües residuals de coquització, i ofereix flexibilitat de procés. Tanmateix, a causa del temps d'adsorció més curt, la seva eficiència de tractament no és tan alta com els mètodes tradicionals.

La rasa d'oxidació és un tipus especial de mètode d'aireació estès. La seva planta s'assembla a una pista de carreres, amb dos raspalls giratoris d'aireació (discos) instal·lats a la sèquia. També s'utilitzen airejadors de superfície, airejadors de raig o dispositius d'aireació de tipus vertical-. Quan l'equip d'aireació funciona, impulsa el líquid de la rasa a fluir ràpidament, aconseguint el subministrament d'oxigen i l'agitació.

En comparació amb els mètodes d'aireació habituals, les sèquies d'oxidació tenen avantatges com ara una inversió en infraestructures més baixa, un manteniment i una gestió més fàcils, un efecte de tractament estable, una millor qualitat de l'efluent, menys producció de fangs, una millor eliminació de nitrogen i fòsfor i una adaptabilitat més forta als cops de càrrega.

El reactor ICEAS té una -zona de prereacció (que ocupa el 10% del volum del tanc) al davant. El dipòsit de reacció consta d'una zona de pre-reacció i una zona de reacció principal, aconseguint un afluent continu i un efluent intermitent. La zona de pre-reacció es troba generalment en estat anaeròbic i anòxic, on la matèria orgànica és adsorbida pel fang activat. Aquesta zona també té una funció de selecció biològica, inhibint el creixement de bacteris filamentosos i evitant la formació de fangs. La matèria orgànica adsorbida s'oxida i es descompone amb fangs activats a la zona de reacció principal.

L'influent continu resol la contradicció entre l'influent i l'influent intermitent. No obstant això, aquest procés té efectes de sedimentació i purificació pobres, és propens a l'acumulació de fangs, té una baixa càrrega de fangs, un temps de reacció llarg, requereix un volum d'equip més gran i implica una inversió més gran.

Les aigües residuals entren primer al dipòsit anaeròbic i es barregen amb els fangs retornats. Sota l'acció dels bacteris de fermentació anaeròbica facultativa, la matèria orgànica de gran-molècula fàcilment biodegradable de les aigües residuals es converteix en bacteris-acumuladores de polifosfats (PAB). Els PAB són absorbits pels PAB i emmagatzemats dins dels bacteris, amb l'energia necessària que prové de la descomposició de les cadenes de PAB. Posteriorment, les aigües residuals entran a la zona anòxica, on els bacteris desnitrificants utilitzen la matriu orgànica de les aigües residuals per desnitrificar el NO3 aportat pel licor barrejat retornat. Quan les aigües residuals entren al tanc aeròbic, la concentració de matèria orgànica és baixa. Els PAB obtenen principalment energia mitjançant la descomposició dels PAB dins dels seus cossos per a la proliferació bacteriana. Simultàniament, absorbeixen fòsfor soluble de l'entorn i l'emmagatzemen com a cadenes PAB, que després es descarreguen del sistema com a excés de fang. La baixa concentració de matèria orgànica a la zona aeròbica del sistema propicia el creixement de bacteris nitrificants autòtrofs en aquesta zona.

La combinació orgànica de tres condicions ambientals diferents-anaeròbia, anòxica i aeròbica-i diferents tipus de comunitats microbianes poden eliminar simultàniament la matèria orgànica, el nitrogen i el fòsfor. El procés és senzill, amb un temps de retenció hidràulic curt. El SVI és generalment inferior a 100, evitant l'aglomeració dels fangs. Els fangs tenen un alt contingut de fòsfor, normalment per sobre del 2,5%. Al dipòsit anaeròbic-anòxic, només cal una suau agitació per barrejar els fangs sense augmentar l'oxigen dissolt. El dipòsit de sedimentació ha d'evitar les condicions anaeròbiques-anòxiques per evitar que els bacteris que s'acumulen polifosfat-alliberin fòsfor, cosa que reduiria la qualitat de l'efluent, i que la desnitrificació produeixi N2, que interferiria amb la sedimentació. L'efecte d'eliminació de nitrogen es veu afectat per la relació de recirculació del licor mixt, mentre que l'efecte d'eliminació de fòsfor es veu afectat per l'oxigen dissolt (DO) i l'oxigen de nitrat transportats al fang retornat. Per tant, és impossible millorar l'eficiència d'eliminació de nitrogen i fòsfor.