Biologisten jätevedenkäsittelyjen edut ja haitat

Yhteisöjen ja teollisuuden jäteveden puhdistaminen eliminoi tai vähentää patogeenisiä bakteereja ja myrkyllisiä kemikaaleja, ja tarjoaa miellyttävän vesilähteen ihmisille ja maataloudelle. Biologisessa jätevedenkäsittelyssä bakteerit ja muut mikro-organismit hajottavat orgaaniset epäpuhtaudet eli hiiltä sisältävät aineet vaarattomiksi tai haihtuviksi yhdisteiksi. Biologinen käsittely seuraa yleensä suurten jätteiden tai kiinteiden aineiden poistamista jätevesistä. Jotkut mikrobit asuvat jo jätevedessä; "aktiivilietteen" lisääminen, joka sisältää enemmän mikrobeja, lisää hajoamisen tehokkuutta. Jätevedenpuhdistamoissa käytetään aerobisia, anaerobisia tai molempia mikrobeja. Biologisten käsittelyjen edut ja haitat riippuvat osittain jäteveden alkuperästä ja sen saastumistyypistä sekä käytetyistä menetelmistä. Jotkut menetelmät, kuten kalvosuodatus biologisen käsittelyn jälkeen, voivat parantaa tuloksia.

Aerobiset mikrobit vaativat happea ja orgaanisia ravintoaineita toimiakseen ja kasvaakseen. Ravinteita tuottaa jäteveden orgaaninen materiaali, ja happea syötetään yleensä pumppaamalla ilmaa käsittelysäiliöön. Aerobisen pilkkomisen lopputuotteita ovat energia, hiilidioksidi ja metaboloituneet kiinteät aineet, jotka laskeutuvat. Ravinteet ja happi aiheuttavat aerobisten mikrobien lisääntymisen ja niiden lisääntynyt määrä nopeuttaa ruoansulatusta.

Anaerobiset mikrobit ovat bakteereja ja mikro-organismeja, jotka toimivat ilman happea. Nämä mikrobit hajottavat orgaanisia epäpuhtauksia hitaammin kuin aerobiset mikrobit. Anaerobiset mikrobit tuottavat metaania, hiilidioksidia ja enemmän anaerobisia mikrobeja. Jätevedet, jotka sisältävät runsaasti orgaanisia epäpuhtauksia, käsitellään tehokkaammin anaerobisilla mikrobeilla ennen käsittelyä aerobisilla mikrobeilla.

Aerobinen jätevedenkäsittely on nopea ja tehokas prosessi, joka poistaa vähintään 98 prosenttia orgaanisista epäpuhtauksista. Se on luonnollinen hapetusprosessi, joka aiheuttaa orgaanisten epäpuhtauksien tehokkaan hajoamisen ja tuottaa puhtaampaa veden poistoa kuin pelkkä anaerobinen käsittely. Koska aerobinen pilkkominen on nopea prosessi, se pystyy käsittelemään suurempia jätemääriä tai sisäänvirtauksia.

Aerobinen pilkkominen vaatii ilmastuksen, joka käyttää suurta määrää sähköenergiaa. Sähköenergiaa tuotetaan usein polttamalla fossiilisia polttoaineita, jotka tuottavat kasvihuonekaasuja. Aerobinen pilkkominen johtaa myös suuriin määriin biologisia kiintoaineita tai lietettä, jotka vaativat hävittämistä. Ravinteiden sisältämän lietteen epäasianmukainen vapautuminen jokiin tai lampiin voi aiheuttaa levien kasvua tai rehevöitymistä, mikä tappaa kaloja ja muita vesieliöitä. Energiankulutusta ja lietteen liiallista tuotantoa voidaan vähentää käsittelemällä jätevettä ensin anaerobisilla mikrobeilla. Vaikka biologinen jätevedenkäsittely on tehokasta poistamaan useimmat orgaaniset epäpuhtaudet, tutkimukset osoittavat, että jotkut kemikaalit, kuten lääkkeet, pesuaineet, kosmeettiset ja teolliset yhdisteet, ovat edelleen biologisen jäteveden jälkeen hoitoon. Suodattimet ja uudet tekniikat saattavat pystyä ratkaisemaan tämän ongelman.

Anaerobinen jätevedenkäsittely on ympäristöystävällisempää kuin aerobinen pilkkominen, koska se tuottaa vähemmän biomassaa, vaatii vähemmän energiaa ja tuottaa kierrätettävää biokaasua (metaania). Vaikka sekä aerobiset että anaerobiset käsittelyt tuottavat hiilidioksidia biokontaminanttien hajoamisen aikana, aerobinen pilkkominen tuottaa paljon vähemmän kaasua. Anaerobinen pilkkominen tuottaa myös vähemmän biokiintoainetta, mikä voi aiheuttaa hävittämisongelman.

Vaikka jätevesien epäpuhtauksien anaerobinen pilkkominen jättää pienemmän hiilijalanjäljen, se on hidas prosessi. Se on vähemmän tehokas kuin aerobinen pilkkominen, poistamalla 70-95 prosenttia orgaanisista epäpuhtauksista. Anaerobiset mikrobit, verrattuna aerobisiin mikrobeihin, hyökkäävät pienempään valikoimaan epäpuhtauksia.