חמישה תהליכים טיפוסיים לטיפול בשפכים

תהליך רצף הכור (SBR), הידוע גם כתהליך בוצה פעילה לסירוגין, מורכב ממיכל SBR אחד או יותר. במהלך הפעולה, מי שפכים נכנסים למיכלים בקבוצות, ועוברים ברצף חמישה שלבים עצמאיים: שפע, תגובה, שקיעה, קולחים, וחוסר סרק. השפע והקולח נשלטים על ידי מפלס המים, בעוד התגובה והשקיעה נשלטים על ידי הזמן. משך מחזור פעולה אחד משתנה בהתאם לדרישות העומס והקולחים, בדרך כלל נע בין 4 ל-12 שעות, כאשר התגובה מהווה 40%. נפח המיכל האפקטיבי הוא הסכום של נפח ההשפעה ונפח הבוצה הנדרש בתוך המחזור.

בהשוואה לשיטות זרימה רציפה, שיטת SBR מציעה מהירויות תגובה מהירות יותר, יעילות טיפול גבוהה יותר ועמידות חזקה יותר בפני זעזועים בעומס. בשל ריכוז המצע הגבוה ושיפוע הריכוז הגדול, מצבים אנוקסיים ואירוביים לסירוגין מעכבים שגשוג מופרז של חיידקים אירוביים חובה, ומעודדים סילוק חנקן וזרחן ביולוגי. יתר על כן, גיל הבוצה הקצר יותר מונע מחיידקים חוטיים להפוך לדומיננטיים, ובכך מפחית את נפח הבוצה. בהשוואה לשיטות זרימה רציפה, לתהליך SBR יש מסלול זרימה קצר יותר ומבנה פשוט יותר. כאשר נפח המים קטן, יש צורך רק בכור אחד לסירוגין, מה שמבטל את הצורך במיכלי שיקוע והשוואה ייעודיים ובמחזור בוצה, וכתוצאה מכך עלויות תפעול נמוכות יותר.

שיטה זו מנצלת באופן מלא את יכולת ההסרה הראשונית של בוצה פעילה. תוך זמן קצר (10-40 דקות), חומר אורגני מרחף וקולואידי במי שפכים מוסר באמצעות ספיחה. הפרדת נוזלים-מוצקים לאחר מכן מטהרת את מי השפכים, ומסירה כ-85%-90% מה-BOD5. מתוך הבוצה הפעילה הרוויה, חלק הדורש מחזור מוכנס למיכל התחדשות להמשך חמצון ופירוק כדי להחזיר את פעילותה; הבוצה הנותרת מוזרקת למערכת הטיפול בבוצה ללא חימצון ופירוק נוספים. תהליך זה מתבצע בשני מיכלים נפרדים (מיכל ספיחה ומיכל רגנרציה) או בשני חלקים של אותו מיכל. יש לו יכולת חזקה לעמוד בפני זעזועים בעומס והוא יכול לבטל את הצורך במיכל שיקוע ראשוני. היתרון העיקרי שלו הוא חיסכון משמעותי בהשקעה בתשתיות. הוא מתאים ביותר לטיפול בשפכים המכילים רמות גבוהות של חומרים מרחפים וקולואידים, כגון שפכי שיזוף ושפכי קוקינג, ומציע גמישות בתהליך. עם זאת, בשל זמן הספיחה הקצר יותר, יעילות הטיפול שלו אינה גבוהה כמו השיטות המסורתיות.

תעלת החמצון היא סוג מיוחד של שיטת אוורור מורחב. התוכנית שלו מזכירה מסלול מירוצים, עם שתי מברשות מסתובבות אוורור (דיסקים) המותקנות בתעלה. כמו כן נעשה שימוש במכשירי אוורור עיליים, במכשירי אוורור סילוני או -מתקדמים. כאשר ציוד האוורור פועל, הוא דוחף את נוזל התעלה לזרום במהירות, ומשיג אספקת חמצן ותסיסה.

בהשוואה לשיטות אוורור רגילות, לתעלות חמצון יש יתרונות כמו השקעת תשתית נמוכה יותר, תחזוקה וניהול קל יותר, השפעת טיפול יציבה, איכות שפכים טובה יותר, פחות ייצור בוצה, סילוק חנקן וזרחן טוב יותר ויכולת הסתגלות חזקה יותר לזעזועים.

לכור ICEAS יש אזור קדם-תגובה (תופס 10% מנפח המיכל) בחזית. מיכל התגובה מורכב מאזור תגובת קדם- ומאזור תגובה ראשי, ומשיג שפכים רציפים ושפכים לסירוגין. אזור התגובה הקדם- נמצא בדרך כלל במצב אנאירובי ואנוקסי, שבו חומר אורגני נספג על ידי בוצה פעילה. לאזור זה יש גם פונקציית ברירה ביולוגית, המעכבת את הצמיחה של חיידקים חוטיים ומונעת התנפחות בוצה. החומר האורגני הנספג מתחמצן ומתפרק על ידי בוצה פעילה באזור התגובה הראשי.

השפעה מתמשכת פותרת את הסתירה בין השפעה לסירוגין. עם זאת, לתהליך זה השפעות שיקוע וטיהור גרועות, הוא נוטה להתנפח בוצה, בעל עומס בוצה נמוך, זמן תגובה ארוך, דורש נפח ציוד גדול יותר וכרוך בהשקעה גבוהה יותר.

שפכים נכנסים תחילה למיכל האנאירובי ומתערבבים עם בוצה חוזרת. תחת פעולתם של חיידקי תסיסה אנאירוביים פקולטטיביים, חומר אורגני גדול-מתכלה בקלות במי שפכים הופך לחיידקים המצטברים פוליפוספטים (PABs). PABs נספגים על ידי PABs ומאוחסנים בתוך החיידקים, כאשר האנרגיה הנדרשת מגיעה מפירוק שרשראות PAB. לאחר מכן, מי השפכים נכנסים לאזור האנוקסי, שבו חיידקים דניטריפיים מנצלים את המטריצה ​​האורגנית בשפכים כדי לבטל את ה-NO3- המובא על ידי המשקאות המעורבים המוחזרים. כאשר השפכים נכנסים למיכל האירובי, ריכוז החומר האורגני נמוך. PABs משיגים בעיקר אנרגיה על ידי פירוק PABs בתוך גופם לצורך התפשטות חיידקים. במקביל, הם סופגים זרחן מסיס מהסביבה שמסביב ומאחסנים אותו כשרשראות PAB, שנפלטות מהמערכת כעודפי בוצה. ריכוז החומר האורגני הנמוך באזור האירובי של המערכת תורם לצמיחה של חיידקים מחנקים אוטוטרופיים באזור זה.

השילוב האורגני של שלושה תנאים סביבתיים שונים-אנאירובי, אנוקסי ואירובי-וסוגים שונים של קהילות מיקרוביאליות יכול להסיר בו זמנית חומרים אורגניים, חנקן וזרחן. התהליך פשוט, עם זמן שמירה הידראולי קצר. ה-SVI הוא בדרך כלל פחות מ-100, ומונע התנפחות בוצה. לבוצה יש תכולת זרחן גבוהה, בדרך כלל מעל 2.5%. במיכל האנוקסי האנאירובי-יש צורך בערבוב עדין בלבד כדי לערבב את הבוצה מבלי להגדיל את החמצן המומס. על מיכל השקיעה להימנע מתנאים אנאירוביים-אנוקסיים כדי למנוע מחיידקים המצטברים-לשחרר זרחן, שיוריד את איכות הקולחים, ודניטריפיקציה מיצירת N2, מה שיפריע לשקיעה. השפעת סילוק החנקן מושפעת מיחס המחזור של המשקאות המעורבים, בעוד שהאפקט של סילוק הזרחן מושפע מהחמצן המומס (DO) והחמצן החנקתי הנישאים בבוצה המוחזרת. לכן, אי אפשר לשפר את יעילות סילוק החנקן והזרחן.