Proces osadu czynnego jest procesem oczyszczania ścieków i ścieków powszechnie określanych jako ścieki przy użyciu bakterii (do degradacji organicznych substancji ulegających biodegradacji) i powietrza (tlen do oddychania).
Sad czynny odnosi się do mieszaniny mikroorganizmów i zawiesiny ciał stałych. Kultura bakterii jest hodowana w procesie oczyszczania w celu rozkładu materii organicznej na dwutlenek węgla, wodę i inne związki nieorganiczne. Typowy proces osadu czynnego składa się z następujących podstawowych komponentów:
1) osadnik wstępny do oddzielenia ciał stałych niesionych wraz ze ściekami/ściekami
2) reaktor, w którym mikroorganizmy są utrzymywane w zawiesinie, napowietrzane i pozostają w kontakcie z odpadami, które oczyszczają
3) separacja ciecz-ciało stałe; oraz
4) system recyklingu osadu do zawracania osadu czynnego z powrotem na początek procesu.
Istnieje wiele wariantów procesów osadu czynnego, w tym odmiany w metodzie napowietrzania i sposobie zawracania osadu do procesu.
Proces osadu czynnego oferuje skuteczne usuwanie BZT, ChZT i składników odżywczych, gdy jest profesjonalnie zaprojektowany i prawidłowo eksploatowany. Sam proces jest elastyczny i liczne modyfikacje mogą być dostosowane do specyficznych wymagań (np. w celu usunięcia azotu).
Jest to złożona mieszanka mikrobiologii i biochemii z udziałem wielu różnych rodzajów mikrobów. W instalacji osadu czynnego (ASP) bakterie wydzielają lepkie substancje, które pokrywają drobne cząstki unoszone w ściekach. Cząstki te zlepiają się ze sobą tworząc kłaczki materiału o konsystencji żelu, tworząc podłoże, na którym i w którym egzystują mikroby. Jest to osad czynny o czekoladowo-brązowym zabarwieniu. Osad czynny jest napowietrzany w celu rozpuszczenia tlenu, co pozwala na wykorzystanie materii organicznej (BZT) przez bakterie. Materia organiczna, czyli pokarm, przykleja się do osadu czynnego. Tlen rozpuszczony w wodzie pozwala bakteriom na wykorzystanie pokarmu (BZT), a także na zamianę amoniaku na azotan. Zbiornik powinien być wystarczająco duży, aby umożliwić wystarczający czas kontaktu (czas retencji) między ściekami a osadem czynnym, aby wszystkie zmiany chemiczne miały miejsce.
Powrotny osad czynny (RAS)
Gdy osad czynny osiąga koniec procesu, nadal jest wysoce aktywną biomasą, ale teraz jest zmieszany z oczyszczonymi ściekami. Jest on przenoszony do Settlement Tanks (Secondary Clarifiers), aby umożliwić oddzielenie od oczyszczonych ścieków, które mogą być odprowadzane do rzeki lub do jakiejś formy trzeciorzędowego leczenia. Osadzona biomasa, zwana zwrotnym osadem czynnym (RAS), jest następnie zawracana na początek procesu napowietrzania, gdzie absorbuje świeże ścieki, aby ponownie rozpocząć proces. Umożliwia to działanie procesu jako cyklu ciągłego.
Nadwyżka osadu czynnego (SAS)
Jako że RAS mieszając się ze świeżymi ściekami wytworzy stopniowy wzrost w obecnym osadzie czynnym, konieczne jest marnowanie pewnej ilości każdego dnia. Ten nadmiar osadu czynnego (SAS) jest marnowany przez ciągłe wycofywanie części RAS do usuwania osadu.
Poniżej podano typowy schemat przepływu przedstawiający wszystkie elementy procesu osadu czynnego
Metody napowietrzania:
Wietrzenie rozproszone: Ścieki są wprowadzane do głębokich zbiorników z dyfuzorem systemów napowietrzania siatki, które są przymocowane do podłogi. Powietrze jest pompowane przez bloki, a powstająca kurtyna pęcherzyków powietrza zarówno natlenia ciecz, jak i zapewnia niezbędne mieszanie. W przypadku gdy wydajność jest ograniczona lub gdy ścieki są wyjątkowo silne lub trudne do oczyszczenia, zamiast powietrza można zastosować tlen. Zazwyczaj powietrze jest wytwarzane przez jakiś rodzaj dmuchawy lub kompresora.
Napowietrzacze powierzchniowe: Pionowo zamontowane rury o średnicy do 1 metra rozciągające się tuż nad podstawą głębokiego betonowego zbiornika do powierzchni ścieków. Typowy szyb może mieć wysokość 10 metrów. Przy powierzchniowym końcu rura jest uformowana w stożek ze spiralnymi łopatkami przymocowanymi do wewnętrznej powierzchni. Gdy rura jest obracana, łopatki obracają ciecz w górę i na zewnątrz stożków, zasysając nową ciecz z podstawy zbiornika. W wielu zakładach każdy stożek jest umieszczony w oddzielnej komorze, którą można oddzielić od pozostałych komór w razie potrzeby konserwacji. Niektóre zakłady mogą mieć dwa stożki na komorę, a niektóre duże zakłady mogą mieć 4 stożki na komorę.
Ogólne rozważania obejmują: charakterystykę ścieków, lokalne warunki środowiskowe (w tym temperaturę), możliwą obecność substancji toksycznych lub innych substancji hamujących (czy proces będzie otrzymywał ścieki przemysłowe lub szambo, na przykład), wymagania dotyczące transferu tlenu i kinetyki reakcji (czas zatrzymania w systemie, związany z jakością i ilością otrzymywanych ścieków, wymaganiami dotyczącymi ścieków, wymaganiami dotyczącymi oczyszczania osadów i innymi czynnikami wymienionymi powyżej).