Metody biologiczne

Metoda fermentacji metanowej 

Jest to podstawowa, biologiczna metoda podczyszczania ścieków przemysłowych do parametrów zbliżonych do ścieków komunalnych umożliwiających dalsze ich doczyszczenie metodą osadu czynnego. W efekcie tego procesu uzyskuje się 85% – 95% redukcję związków organicznych i 20% – 30% redukcję związków biogennych i traktowana jest jako pierwszy stopień biologicznego oczyszczania. 

Proces fermentacji metanowej prowadzony przez bakterie beztlenowe jest idealnie dostosowany do rozkładu złożonych związków organicznych, ponieważ przebiega w czterech podstawowych fazach, w których następuje ich stopniowa redukcja do produktów końcowych jakim są biogaz (mieszanina metanu i dwutlenku węgla) i woda.

Pierwszym etapem fermentacji metanowej jest hydroliza złożonych związków organicznych zawartych w ściekach w postaci rozpuszczonej oraz w zawiesinach. Bakterie hydrolityczne rozkładają białka do aminokwasów, złożone węglowodany do cukrów prostych, a tłuszcze do wyższych kwasów tłuszczowych. Produkty rozkładu hydrolitycznego są wykorzystywane jako substrat dla bakterii kwasogennych, które w drugim etapie biodegradacji prowadzą kwasogenezę, w wyniku której otrzymuje się proste kwasy organiczne. Kwasy te w trzecim etapie rozkładu, octanogenezie, są redukowane do kwasu octowego, z którego na etapie metanogenezy otrzymuje się metan, dwutlenek węgla i wodę. Metan również uzyskuje się, ale w znacznie mniejszej ilości, poprzez redukcję dwutlenku węgla wcześniej wytworzonym wodorem. Warunkami koniecznymi dla prawidłowego prowadzenia procesu jest odpowiednia jakość biologiczna osad beztlenowego, temperatura procesu w zakresie 36⁰C - 38⁰C i odczyn na poziomie od 6,8 do 7,6 pH.

Metoda osadu czynnego

Jest to powszechnie stosowana metoda oczyszczania ścieków w oczyszczalniach komunalnych. Osad czynny stanowi złożoną biocenozę bardzo wielu grup mikroorganizmów od bakterii, poprzez pierwotniaki i robaki, aż do nicieni. Wszystkie one egzystują tylko w obecności tlenu, czyli konieczne jest stosowanie napowietrzania. W odróżnieniu od osadu beztlenowego wykorzystywanego w fermentacji metanowej, tlenowy osad czynny dostosowany jest do rozkładu stosunkowo prostych związków organicznych, które szybko ulegają biodegradacji. Z tego też względu w oczyszczalniach ścieków przemysłowych stosuje się reaktory osadu czynnego do końcowego oczyszczania ścieków dla uzyskania parametrów ścieków oczyszczonych pozwalających na odprowadzenie do odbiornika wód powierzchniowych.

Bardzo ważną kwestią dotyczącą układu technologicznego w jakim pracuje reaktor tlenowy jest zagadnienie usuwania w nim związków biogennych azotu i fosforu. O ile usuwanie związków fosforu ze ścieków można przeprowadzać zarówno metodami biologicznymi jak i chemicznymi poprzez strącanie w postaci nierozpuszczalnych fosforanów, to w przypadku związków biogennych azotu pozostają tylko metody biologiczne, polegające na utlenieniu jonu amonowego do jonu azotanowego, który z kolei w odpowiednich warunkach jest rozkładany do azotu gazowego w procesie denitryfikacji i w ten sposób usuwany ze ścieków. Usuwanie związków azotu możliwe jest w układzie co najmniej dwóch komór osadu czynnego w których panują optymalne warunki dla tego procesu, czyli napowietrzanie w komorze nitryfikacji i warunki niedotlenienia w komorze denitryfikacji. Efektywność procesu denitryfikacji uzależniona jest również od właściwego stosunku stężenia związków organicznych określonych jako ChZT do stężenia związków azotu w ściekach dopływających do komory denitryfikacji.