تصفیه خانه های فاضلاب زباله هایی تولید می کنند که حاوی بسیاری از آلاینده های احتمالی هستند. فاضلاب اصلاح شده معمولاً به اندازه کافی تمیز است که می تواند برای آبیاری استفاده شود ، اما معمولاً غلظت مواد جامد محلول (~ 1.5 برابر) بالاتر از آب منبع دارد. همچنین ، آب تصفیه شده ضد عفونی شده با کلر می تواند حاوی مقادیر قابل توجهی از محصولات جانبی ضد عفونی کننده مانند تری هالومتان ها و اسیدهای هالو استیک باشد.
باقیمانده های جامد تصفیه خانه های فاضلاب که بیوسولید نامیده می شوند ، معمولاً حاوی کودهای رایج مانند آنهایی هستند که در جدول 16.4 ذکر شده اند و همچنین ممکن است حاوی فلزات سنگین و ترکیبات آلی مصنوعی موجود در محصولات خانگی باشند. از آنجا که سولفیدهای زیستی معمولاً حاوی عناصر درشت مغذی ، ریز مغذی ها و مواد آلی هستند ، به طور معمول در زمین های کشاورزی به عنوان کود و اصلاحات خاک اعمال می شوند. کاربرد بیوسولیدها در زمین با غلظت آلاینده های بالقوه ، مانند فلزات سنگین که از یک تصفیه خانه به گیاه دیگر متفاوت است ، محدود می شود. به طور خاص ، حداکثر نرخ بارگیری آلاینده ها توسط فدرال تعیین می شود.
تصفیه خانه های فاضلاب تقریباً در هر قسمت از جهان وجود دارد و در کاهش میزان آلاینده آزاد شده در جریان ها واقعاً مثر بوده است. پس از جمع آوری اولیه در WWTP ، ابتدا آب آلوده برای وجود بقایای شناور حجیم مانند تکه های کاغذ ، پلاستیک ، برگ و شاخه ، پارچه ، شن و بسیاری از موارد دیگر که می تواند پمپ ها را مسدود و آسیب برساند ، غربال می شود. پس از حذف آنها ، فاضلاب از طریق مراحل تصفیه بعدی هدایت می شود. در تصفیه اولیه ، فاضلاب از مخازن ته نشینی ساکن عبور می کند که در آن نمکهای فلزی اضافه می شوند که تمایل دارند با مواد زائد پیوند خورده و به صورت پیچیده تشکیل شده و رسوب یا شناور سازی آنها را تشویق کند. به این فرآیند لخته سازی گفته می شود.
ماده جامد (لجن) در انتهای آن قرار می گیرد در حالی که مواد چربی مانند روغن و گریس به سطح زمین شناور می شوند. لجن ته نشین شده در مخزن خراشیده شده و با استفاده از تراش مکانیکی برداشته می شود و چربی و خاک شناور با استفاده از دستگاه های مکانیکی لایه برداری سطح برداشته می شود. به دنبال این ، پساب های آلی از حل شده قبلی که از تصفیه اولیه فرار می کنند ، در مرحله بعدی تصفیه می شوند. فاضلاب از مرحله اولیه ساخته می شود تا از مخزن هوادهی عبور کند و میکروب ها به آن اضافه می شوند. میکروب ها با شکستن آنها در فرم ساده تر و استفاده از آنها به عنوان منبع انرژی برای رشد و بقای خود ، از ناخالصی های آلی استفاده می کنند. پمپاژ مداوم هوا محل مناسبی را برای رشد میکروب ها فراهم می کند. از بین بردن زباله های آلی محلول برای حفظ سطح اکسیژن محلول جریان گیرنده فاضلاب از اهمیت ویژه ای برخوردار است زیرا به راحتی نیاز اکسیژن بیوشیمیایی فاضلاب را کاهش می دهد.
در WWTPs از تعداد کمی سیستم بازیابی آب برای به حداقل رساندن اکسیژن مورد نیاز بیولوژیکی و شیمیایی (BOD و COD) ، پاکسازی عوامل بیماری زا و از بین بردن بوی بد استفاده شده است. اینها شامل فیلترهای بیوتریکلینگ ، راکتورهای لوله ای ، راکتورهای زیستی هوادهی غشایی (MBR) و چند مورد دیگر سطوح بی حرکت مهندسی زیستی.
از راکتورهای زیستی ذکر شده در بالا ، MBR دارای چندین امتیاز نسبت به راکتورهای معمولی است مانند طراحی کم حجم ، خروجی کم زیست توده ، کیفیت بهتر پساب آزاد شده ، زمان احتباس هیدرولیک گذرا و زمان ماندگاری جامد طولانی تر . هضم کننده های معمولی به مخازن لجن فعال نسبتاً بزرگ با سطح رسوب زیاد احتیاج دارند تا زمان ماندگاری بیشتری برای رسوب فاضلاب فراهم کنند. به همین دلایل ، MBR برای کار در مناطق شهری که پساب تخلیه شده باید به طور دقیق تنظیم شود و همچنین در یک فضای بسیار محدود و هزینه مناسب است. با این حال ، یک اشکال اساسی در استفاده از MBR به رسوب زدگی غشایی نسبت داده می شود که به عنوان رسوب بیش از حد کیک لجن بر روی فیلترهای غشایی توصیف می شود و باعث مسدود شدن منافذ غشایی و کاهش نفوذپذیری غشا می شود.
میکروارگانیسم ها نقش بسیار مهمی در جذب بیولوژیک و تجمع زیستی بیولوژیک ها دارند. بی حرکتی برخی از باکتریهای تولید کننده بیوفیلم بر روی راکتور غشای الیاف توخالی به دام انداختن و تخریب آلاینده های آلی و غیرآلی از فاضلاب کمک می کند.
پاشش مکرر فاضلاب در مخازن راکتور منجر به جدا شدن بدون محدودیت از میکروبهای بی حرکت می شود که به غشا چسبیده اند و این یکی دیگر از عوامل محدود کننده طراحی بیوراکتور است. یک راه حل قابل قبول برای محدود کردن جدا شدن سلول ها از طریق کپسوله سازی سلول های لایه ای با یک فیلم نازک از سیلیس متخلخل (سیلیکات زیستی) است.
