ข้อดีและข้อเสียของการบำบัดน้ำเสียทางชีวภาพ

การทำความสะอาดน้ำเสียจากชุมชนและอุตสาหกรรมช่วยขจัดหรือลดแบคทีเรียที่ทำให้เกิดโรคและสารเคมีที่เป็นพิษ และเป็นแหล่งน้ำที่น่ารับประทานสำหรับมนุษย์และการเกษตร การบำบัดน้ำเสียทางชีวภาพใช้แบคทีเรียและจุลินทรีย์อื่นๆ เพื่อย่อยสลายสารปนเปื้อนอินทรีย์ ซึ่งหมายถึงสารที่มีคาร์บอนเป็นสารประกอบที่ไม่เป็นอันตรายหรือระเหยง่าย การบำบัดทางชีวภาพมักจะเป็นไปตามการกำจัดเศษขยะหรือของแข็งขนาดใหญ่ออกจากน้ำเสีย จุลินทรีย์บางชนิดมีอยู่แล้วในน้ำเสีย การเติม "ตะกอนเร่ง" ที่มีจุลินทรีย์มากขึ้นจะเพิ่มประสิทธิภาพในการสลายตัว สิ่งอำนวยความสะดวกน้ำเสียใช้จุลินทรีย์แอโรบิก ไม่ใช้ออกซิเจน หรือทั้งสองชนิด ข้อดีและข้อเสียของการบำบัดทางชีวภาพส่วนหนึ่งขึ้นอยู่กับต้นกำเนิดของน้ำเสียและประเภทของการปนเปื้อนและวิธีการใช้ วิธีการบางอย่าง เช่น การกรองด้วยเมมเบรน ภายหลังการบำบัดทางชีวภาพ อาจช่วยปรับปรุงผลลัพธ์ได้

จุลินทรีย์แอโรบิกต้องการออกซิเจนและสารอาหารอินทรีย์ในการทำงานและเติบโต สารอาหารมาจากสารอินทรีย์ในน้ำเสียและออกซิเจนมักจะส่งโดยการสูบลมเข้าไปในถังบำบัด ผลิตภัณฑ์สุดท้ายของการย่อยแบบแอโรบิก ได้แก่ พลังงาน คาร์บอนไดออกไซด์ และของแข็งที่ถูกเผาผลาญซึ่งจับตัวเป็นก้อน สารอาหารและออกซิเจนทำให้จุลินทรีย์แอโรบิกเพิ่มจำนวนขึ้น และจำนวนที่เพิ่มขึ้นของจุลินทรีย์เหล่านี้จะช่วยเร่งกระบวนการย่อยอาหาร

จุลินทรีย์แบบไม่ใช้ออกซิเจนเป็นแบคทีเรียและจุลินทรีย์ที่ทำงานในกรณีที่ไม่มีออกซิเจน จุลินทรีย์เหล่านี้ย่อยสลายสารปนเปื้อนอินทรีย์ได้ช้ากว่าจุลินทรีย์ที่ใช้ออกซิเจน จุลินทรีย์ไร้อากาศจะผลิตก๊าซมีเทน คาร์บอนไดออกไซด์ และจุลินทรีย์ที่ไม่ใช้ออกซิเจนมากขึ้น น้ำเสียซึ่งมีสารปนเปื้อนอินทรีย์ในระดับสูง จะได้รับการบำบัดอย่างมีประสิทธิภาพด้วยจุลินทรีย์แบบไม่ใช้ออกซิเจนก่อนการบำบัดด้วยจุลินทรีย์แบบแอโรบิก

การบำบัดน้ำเสียแบบแอโรบิกเป็นกระบวนการที่รวดเร็วและมีประสิทธิภาพในการกำจัดสารปนเปื้อนอินทรีย์อย่างน้อย 98 เปอร์เซ็นต์ เป็นกระบวนการออกซิเดชันตามธรรมชาติที่ทำให้เกิดการสลายตัวของสารมลพิษอินทรีย์อย่างมีประสิทธิภาพและให้น้ำทิ้งที่สะอาดกว่าการบำบัดแบบไม่ใช้ออกซิเจนเพียงอย่างเดียว เนื่องจากการย่อยแบบใช้ออกซิเจนเป็นกระบวนการที่รวดเร็ว จึงสามารถจัดการกับปริมาณที่มากขึ้นหรือน้ำเสียที่ไหลเข้าได้

การย่อยแบบแอโรบิกต้องการการเติมอากาศ ซึ่งใช้พลังงานไฟฟ้าในปริมาณมาก พลังงานไฟฟ้ามักเกิดจากการเผาเชื้อเพลิงฟอสซิลซึ่งก่อให้เกิดก๊าซเรือนกระจก การย่อยแบบแอโรบิกยังส่งผลให้เกิดของแข็งชีวภาพหรือกากตะกอนจำนวนมาก ซึ่งจำเป็นต้องกำจัดทิ้ง การปล่อยกากตะกอนที่อุดมด้วยสารอาหารอย่างไม่เหมาะสมลงแม่น้ำหรือบ่อน้ำ อาจทำให้สาหร่ายเติบโตมากเกินไป หรือเกิดภาวะยูโทรฟิเคชัน ซึ่งคร่าชีวิตปลาและสัตว์น้ำอื่นๆ การใช้พลังงานและการผลิตกากตะกอนส่วนเกินสามารถลดลงได้โดยการบำบัดน้ำเสียด้วยจุลินทรีย์แบบไม่ใช้ออกซิเจนก่อน แม้ว่าการบำบัดน้ำเสียทางชีวภาพจะมีประสิทธิภาพในการกำจัดสารปนเปื้อนอินทรีย์ส่วนใหญ่ แต่จากการศึกษาพบว่าบางส่วน สารเคมี เช่น ยา ผงซักฟอก เครื่องสำอางและสารประกอบทางอุตสาหกรรม ยังคงอยู่หลังจากน้ำเสียชีวภาพ การรักษา ตัวกรองและเทคโนโลยีใหม่อาจสามารถแก้ไขปัญหานี้ได้

การบำบัดน้ำเสียแบบไม่ใช้ออกซิเจนนั้นเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากกว่าการย่อยแบบใช้ออกซิเจน เพราะมันให้ชีวมวลน้อยกว่า ใช้พลังงานน้อยกว่า และผลิตก๊าซชีวภาพ (มีเทน) ที่สามารถรีไซเคิลได้ แม้ว่าการบำบัดทั้งแบบแอโรบิกและแบบไม่ใช้ออกซิเจนจะผลิตก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในระหว่างการสลายตัวของสารปนเปื้อนทางชีวภาพ แต่การย่อยแบบใช้ออกซิเจนจะสร้างก๊าซน้อยกว่ามาก การย่อยแบบไม่ใช้ออกซิเจนยังผลิตของแข็งชีวภาพน้อยลง ซึ่งอาจทำให้เกิดปัญหาในการกำจัด

แม้ว่าการย่อยสลายสารปนเปื้อนในน้ำเสียแบบไม่ใช้ออกซิเจนจะทำให้รอยเท้าคาร์บอนมีขนาดเล็กลง แต่ก็เป็นกระบวนการที่ช้า มีประสิทธิภาพน้อยกว่าการย่อยแบบแอโรบิก โดยกำจัดสารปนเปื้อนอินทรีย์ 70 ถึง 95 เปอร์เซ็นต์ จุลินทรีย์แบบไม่ใช้ออกซิเจน เมื่อเทียบกับจุลินทรีย์แอโรบิก จะโจมตีสารปนเปื้อนที่มีขนาดเล็กกว่า