Voor- en nadelen van biologische afvalwaterbehandelingen

Het opruimen van afvalwater van gemeenschappen en industrieën elimineert of vermindert pathogene bacteriën en giftige chemicaliën, en biedt een smakelijke waterbron voor menselijk en agrarisch gebruik. Biologische afvalwaterzuivering maakt gebruik van bacteriën en andere micro-organismen om organische verontreinigingen, dat wil zeggen koolstofhoudende stoffen, af te breken tot onschadelijke of vluchtige verbindingen. Biologische behandeling volgt meestal op de verwijdering van grote brokstukken of vaste stoffen uit afvalwater. Sommige microben bevinden zich al in afvalwater; de toevoeging van "actief slib", dat meer microben bevat, verhoogt de efficiëntie van de afbraak. Afvalwatervoorzieningen gebruiken aërobe, anaërobe of beide soorten microben. De voor- en nadelen van biologische behandelingen zijn mede afhankelijk van de herkomst van afvalwater en het soort verontreiniging en toegepaste methoden. Sommige methoden, zoals membraanfiltratie, na biologische behandeling, kunnen de resultaten verbeteren.

Aerobe microben hebben zuurstof en organische voedingsstoffen nodig om te werken en te groeien. Voedingsstoffen worden geleverd door het organische materiaal in afvalwater en zuurstof wordt meestal geleverd door lucht in de behandelingstank te pompen. De eindproducten van aerobe vertering zijn energie, kooldioxide en gemetaboliseerde vaste stoffen die bezinken. De voedingsstoffen en zuurstof zorgen ervoor dat aerobe microben zich vermenigvuldigen en hun toegenomen aantal versnelt het verteringsproces.

Anaërobe microben zijn bacteriën en micro-organismen die functioneren in afwezigheid van zuurstof. Deze microben breken organische verontreinigingen langzamer af dan aerobe microben. Anaërobe microben produceren methaan, koolstofdioxide en meer anaërobe microben. Afvalwater, dat een hoog gehalte aan organische verontreinigingen bevat, wordt efficiënter behandeld met anaërobe microben voordat het wordt behandeld met aërobe microben.

Aërobe afvalwaterzuivering is een snel en efficiënt proces dat ten minste 98 procent van de organische verontreinigingen verwijdert. Het is een natuurlijk oxidatieproces dat een efficiënte afbraak van organische verontreinigende stoffen veroorzaakt en een schoner watereffluent oplevert dan anaërobe behandeling alleen. Omdat aerobe vergisting een snel proces is, kan het grotere volumes of instroom van afvalwater aan.

Aerobe spijsvertering vereist beluchting, die een grote hoeveelheid elektrische energie verbruikt. Elektrische energie wordt vaak opgewekt door verbranding van fossiele brandstoffen, die broeikasgassen produceren. Aerobe vergisting resulteert ook in grote hoeveelheden bio-vaste stoffen, of slib, die moeten worden verwijderd. Ongepaste lozing van het voedselrijke slib in rivieren of vijvers kan overgroei van algen of eutrofiëring veroorzaken, waardoor vissen en ander waterleven worden gedood. Energieverbruik en overtollige slibproductie kunnen worden verminderd door afvalwater eerst te behandelen met anaërobe microben. Hoewel biologische afvalwaterzuivering efficiënt is in het verwijderen van de meeste organische verontreinigingen, blijkt uit onderzoeken dat sommige chemicaliën, zoals farmaceutische producten, wasmiddelen, cosmetische en industriële verbindingen, blijven achter na biologisch afvalwater behandeling. Filters en nieuwe technologieën kunnen dit probleem mogelijk verhelpen.

Anaërobe afvalwaterzuivering is milieuvriendelijker dan aerobe vergisting, omdat het minder biomassa produceert, minder energie kost en een biogas (methaan) produceert dat kan worden hergebruikt. Hoewel zowel aërobe als anaërobe behandelingen kooldioxide produceren tijdens de afbraak van bioverontreinigingen, genereert aerobe vergisting veel minder gas. Anaërobe vergisting produceert ook minder bio-vaste stoffen, wat een verwijderingsprobleem kan opleveren.

Hoewel anaërobe vergisting van verontreinigingen in afvalwater een kleinere ecologische voetafdruk achterlaat, is het een langzaam proces. Het is minder efficiënt dan aerobe vertering en verwijdert 70 tot 95 procent van de organische verontreinigingen. Anaërobe microben vallen, vergeleken met aërobe microben, een kleiner aantal verontreinigingen aan.