Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα των βιολογικών λυμάτων

Ο καθαρισμός λυμάτων από κοινότητες και βιομηχανίες εξαλείφει ή μειώνει τα παθογόνα βακτήρια και τις τοξικές χημικές ουσίες και παρέχει εύγευστη πηγή νερού για ανθρώπινες και γεωργικές χρήσεις. Η βιολογική επεξεργασία λυμάτων χρησιμοποιεί βακτήρια και άλλους μικροοργανισμούς για την αποσύνθεση οργανικών ρύπων, δηλαδή ουσιών που περιέχουν άνθρακα, σε αβλαβείς ή πτητικές ενώσεις. Η βιολογική επεξεργασία ακολουθεί συνήθως την απομάκρυνση μεγάλων συντριμμάτων ή στερεών από τα λύματα. Ορισμένα μικρόβια βρίσκονται ήδη σε λύματα. Η προσθήκη "ενεργοποιημένης λάσπης", που περιέχει περισσότερα μικρόβια, αυξάνει την αποτελεσματικότητα της αποσύνθεσης. Οι εγκαταστάσεις λυμάτων χρησιμοποιούν αερόβια, αναερόβια ή και τους δύο τύπους μικροβίων. Τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα των βιολογικών επεξεργασιών εξαρτώνται εν μέρει από την προέλευση των λυμάτων και τον τύπο της μόλυνσης και τις εφαρμοζόμενες μεθόδους. Ορισμένες μέθοδοι, όπως διήθηση μεμβράνης, μετά από βιολογική θεραπεία, μπορεί να βελτιώσουν τα αποτελέσματα.

Τα αερόβια μικρόβια απαιτούν οξυγόνο και οργανικά θρεπτικά συστατικά για να λειτουργήσουν και να αναπτυχθούν. Τα θρεπτικά συστατικά παρέχονται από το οργανικό υλικό σε λύματα και το οξυγόνο συνήθως μεταφέρεται με άντληση αέρα στη δεξαμενή επεξεργασίας. Τα τελικά προϊόντα της αερόβιας πέψης είναι ενέργεια, διοξείδιο του άνθρακα και μεταβολισμένα στερεά που κατακάθονται. Τα θρεπτικά συστατικά και το οξυγόνο προκαλούν πολλαπλασιασμό των αερόβιων μικροβίων και ο αυξημένος αριθμός τους επιταχύνει τη διαδικασία πέψης.

Τα αναερόβια μικρόβια είναι βακτήρια και μικροοργανισμοί που λειτουργούν απουσία οξυγόνου. Αυτά τα μικρόβια διασπώνουν οργανικούς ρύπους πιο αργά από τα αερόβια μικρόβια. Τα αναερόβια μικρόβια παράγουν μεθάνιο, διοξείδιο του άνθρακα και περισσότερα αναερόβια μικρόβια. Τα λύματα, τα οποία περιέχουν υψηλό επίπεδο οργανικών ρύπων, υποβάλλονται σε αποτελεσματικότερη επεξεργασία με αναερόβια μικρόβια πριν υποβληθούν σε επεξεργασία με αερόβια μικρόβια.

Η επεξεργασία αερόβιων λυμάτων είναι μια γρήγορη και αποτελεσματική διαδικασία που απομακρύνει τουλάχιστον το 98% των οργανικών ρύπων. Είναι μια φυσική διαδικασία οξείδωσης που προκαλεί αποτελεσματική διάσπαση των οργανικών ρύπων και αποδίδει καθαρότερα λύματα νερού από την αναερόβια επεξεργασία μόνο. Επειδή η αερόβια πέψη είναι μια γρήγορη διαδικασία, μπορεί να χειριστεί μεγαλύτερους όγκους ή ροές λυμάτων.

Η αερόβια πέψη απαιτεί αερισμό, η οποία χρησιμοποιεί μεγάλη ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας. Η ηλεκτρική ενέργεια παράγεται συχνά από την καύση ορυκτών καυσίμων, τα οποία παράγουν αέρια θερμοκηπίου. Η αερόβια πέψη οδηγεί επίσης σε μεγάλες ποσότητες βιο-στερεών ή λάσπης, που απαιτούν απόρριψη. Η ακατάλληλη απελευθέρωση λάσπης πλούσια σε θρεπτικά συστατικά σε ποτάμια ή λίμνες μπορεί να προκαλέσει υπερανάπτυξη των φυκών ή ευτροφισμό, η οποία σκοτώνει τα ψάρια και άλλα υδρόβια ζώα. Η κατανάλωση ενέργειας και η υπερβολική παραγωγή λάσπης μπορούν να μειωθούν με την επεξεργασία των λυμάτων πρώτα με αναερόβια μικρόβια. Αν και η βιολογική επεξεργασία λυμάτων είναι αποτελεσματική στην απομάκρυνση των περισσότερων οργανικών ρύπων, μελέτες δείχνουν ότι ορισμένοι χημικές ουσίες, όπως φαρμακευτικά προϊόντα, απορρυπαντικά, καλλυντικά και βιομηχανικές ενώσεις, εξακολουθούν να παραμένουν μετά από βιολογικά λύματα θεραπευτική αγωγή. Τα φίλτρα και οι νέες τεχνολογίες ενδέχεται να είναι σε θέση να αντιμετωπίσουν αυτό το πρόβλημα.

Η αναερόβια επεξεργασία λυμάτων είναι πιο φιλική προς το περιβάλλον από την αερόβια πέψη, επειδή παράγει λιγότερη βιομάζα, απαιτεί λιγότερη ενέργεια και παράγει ένα βιοαέριο (μεθάνιο) που μπορεί να ανακυκλωθεί. Αν και τόσο οι αερόβιες όσο και οι αναερόβιες επεξεργασίες παράγουν διοξείδιο του άνθρακα κατά τη διάσπαση των βιο-μολυσματικών ουσιών, η αερόβια πέψη παράγει πολύ λιγότερο αέριο. Η αναερόβια πέψη παράγει επίσης λιγότερα βιο-στερεά, τα οποία μπορεί να παρουσιάσουν πρόβλημα απόρριψης.

Αν και η αναερόβια πέψη των μολυσματικών ουσιών στα λύματα αφήνει μικρότερο αποτύπωμα άνθρακα, είναι μια αργή διαδικασία. Είναι λιγότερο αποτελεσματική από την αερόβια πέψη, αφαιρώντας το 70 έως 95 τοις εκατό των οργανικών ρύπων. Τα αναερόβια μικρόβια, σε σύγκριση με τα αερόβια μικρόβια, επιτίθενται σε μικρότερο εύρος μολυσματικών ουσιών.