יתרונות וחסרונות של טיפולים בשפכים ביולוגיים

ניקוי שפכים מקהילות ותעשיות מבטל או מפחית חיידקים פתוגניים וכימיקלים רעילים, ומספק מקור מים טעים לשימושים אנושיים וחקלאיים. טיפול ביובי בשפכים משתמש בחיידקים ובמיקרואורגניזמים אחרים כדי לפרק מזהמים אורגניים, כלומר חומרים המכילים פחמן, לתרכובות לא מזיקות או נדיפות. טיפול ביולוגי בדרך כלל עוקב אחר פינוי פסולת גדולה או מוצקים ממי שפכים. ישנם חיידקים שכבר נמצאים בשפכים; תוספת "בוצה מופעלת", המכילה יותר חיידקים, מגבירה את יעילות הפירוק. מתקני שפכים משתמשים בחיידקים אירוביים, אנאירוביים או בשני הסוגים. היתרונות והחסרונות של טיפולים ביולוגיים תלויים בחלקם במקור של מי שפכים ובסוג הזיהום ובשיטות היישומיות. שיטות מסוימות, כגון סינון קרום, לאחר הטיפול הביולוגי עשויות לשפר את התוצאות.

חיידקים אירוביים דורשים חמצן וחומרים מזינים אורגניים כדי לעבוד ולגדול. חומרים מזינים מסופקים על ידי החומר האורגני בשפכים והחמצן מועבר בדרך כלל באמצעות שאיבת אוויר למיכל הטיפולים. התוצרים הסופיים של העיכול האירובי הם אנרגיה, פחמן דו חמצני ומוצקים מטבוליים שמתנחלים. חומרי המזון והחמצן גורמים להתרבות של חיידקים אירוביים ומספרם המוגבר מזרז את תהליך העיכול.

חיידקים אנאירוביים הם חיידקים ומיקרואורגניזמים הפועלים בהיעדר חמצן. חיידקים אלה מפרקים מזהמים אורגניים לאט יותר מאשר חיידקים אירוביים. חיידקים אנאירוביים מייצרים מתאן, פחמן דו חמצני ועוד חיידקים אנאירוביים. שפכים, המכילים רמה גבוהה של מזהמים אורגניים, מטופלים בצורה יעילה יותר בחיידקים אנאירוביים לפני שהם עוברים טיפול בחיידקים אירוביים.

טיפול בשפכים אירוביים הוא תהליך מהיר ויעיל שמסיר לפחות 98 אחוז מזהמים אורגניים. זהו תהליך חמצון טבעי הגורם לפירוק יעיל של מזהמים אורגניים ומניב מי שפכים נקיים יותר מטיפול אנאירובי בלבד. מכיוון שעיכול אירובי הוא תהליך מהיר הוא יכול להתמודד עם נפחים גדולים יותר או שפכים של שפכים.

עיכול אירובי דורש אוורור, המשתמש בכמות גדולה של אנרגיה חשמלית. אנרגיה חשמלית נוצרת לעיתים קרובות על ידי שריפת דלקים מאובנים, המייצרים גזי חממה. עיכול אירובי מביא גם לכמויות גדולות של ביו-מוצקים, או בוצה, הדורשים סילוק. שחרור לא הולם של הבוצה העשירה בחומרים מזינים לנהרות או לבריכות עלול לגרום לצמיחת אצות, או להתייבשות, ההורגת דגים וחיים ימיים אחרים. ניתן לצמצם את צריכת האנרגיה וייצור בוצה עודף על ידי טיפול בשפכים תחילה בחיידקים אנאירוביים. למרות שטיפול ביוב בשפכים יעיל בסילוק רוב המזהמים האורגניים, מחקרים מצביעים על כך שחלקם כימיקלים, כגון תרופות, חומרי ניקוי, תרכובות קוסמטיות ותעשייתיות, נותרו עדיין אחרי שפכים ביולוגיים יַחַס. מסננים וטכנולוגיות חדשות יוכלו לטפל בבעיה זו.

הטיפול בשפכים אנאירוביים הוא ידידותי יותר לסביבה מאשר עיכול אירובי, מכיוון שהוא מייצר פחות ביומסה, דורש פחות אנרגיה ומייצר ביו-גז (מתאן) שניתן למחזר. אף על פי שגם טיפולים אירוביים וגם אנאירוביים מייצרים פחמן דו חמצני במהלך פירוק המזהמים הביולוגיים, העיכול האירובי מייצר הרבה פחות גז. עיכול אנאירובי מייצר גם פחות ביו-מוצקים, מה שעלול להוות בעיית סילוק.

למרות שעיכול אנאירובי של מזהמים במי שפכים מותיר טביעת רגל פחמנית קטנה יותר, זהו תהליך איטי. זה יעיל פחות מעיכול אירובי, ומסיר 70 עד 95 אחוזים מזהמים אורגניים. חיידקים אנאירוביים, בהשוואה לחיידקים אירוביים, תוקפים מגוון קטן יותר של מזהמים.