Oprócz usuwania ChZT oczyszczalnie ścieków muszą być w stanie usunąć biogeny ze ścieków. Tutaj należy skupić się na usuwaniu azotu i fosforu, aby chronić środowisko przed nadmierną dostępnością takich związków. Są to związki, które mogą przyczyniać się do niepożądanej eutrofizacji wód powierzchniowych.

W wielu krajach 40 mg/l całkowity N i 2 mg/l całkowity P jest limitem zrzutu do wód powierzchniowych. Limity są coraz niższe i coraz bardziej rygorystyczne (jak zaledwie 10 mg / l azot całkowity i 0,15 mg / l fosfor całkowity). Z czasem również mogą pojawić się limity dla TKN, NH₄, NO₃, NO₂.

USUWANIE AZOTU

W klasycznym roztworze biologicznym azot zostanie przekształcony z NH₄ (amoniak) przez NO₂ (azotyn) na NO₃ (azotan), w procesie zwanym nitryfikacją. Proces ten jest realizowany w warunkach aerobowych (z tlenem). Aby usunąć te związki azotu potrzebna jest również denitryfikacja wody. Proces ten będzie przebiegać w przypadku braku tlenu, ale z dostępnością węgla (ChZT, BZT, OWO). Denitryfikacja polega na redukcji NO₃ (azotanów) przez NO₂ (azotyn) na N₂ (azot w postaci gazowej), który będzie emitowany do powietrza. W zależności od wybranych etapów procesu, możliwe jest zgodni ścieki końcowe, posiadające wszystkie formy azotu na niskim poziomie: niskie azot organiczny + niski NH₄ + niskie NO_x = niska zawartość azotu ogólnego. W wielu krajach azot ogólny musi być poniżej 30 mg/l, aby możliwe było odprowadzanie odcieku do środowiska.

Równolegle do usuwania azotu z wody do powietrza, część azotu zostanie również usunięte z osadem nadmiernym.

Z biegiem lat opracowano kilka alternatyw. Brano pod uwagę możliwość ograniczonej dostępności węgla. Tak zwany stosunek C / N musi być wystarczająco wysoki, aby usunąć wystarczającą ilość azotu z wody poprzez procesy nitryfikacji/denitryfikacji. Kilka dostępnych rozwiązań:

• Zewnętrzne źródła węgla
  • Jest to sposób na rozwiązanie problemu deficytu węgla w procesie denitryfikacji .
• Azotyny (NO₂)
  • Jest to sposób, żeby wyeliminować krok nitryfikacji z NO₂ (azotyn) do NO₃ (azotan) i krok denitryfikacji z NO₃ (azotan) do azotynu NO2.
  • Może to zaoszczędzić 25% zapotrzebowania na tlen + 40% zużycia węgla!
• Anammox (ANaerobic AMMonium OXidation).
  • Jest to nazwa zarówno procesu, jak i samych bakterii biorących udział w procesie.
  • Zaletą tych bakterii jest zdolność do beztlenowej (bez tlenu) redukcji NH₄ (amoniak) w N₂ (azot w postaci gazowej), przez zużycie NO₂ (azotyn). Azotyny NO₂ powstają w wyniku pierwszego etapu nitryfikacji przez inne bakterie.
  • Może to zaoszczędzić 62% zapotrzebowania na tlen + 100% zużycia węgla!
• Automatyzacja lub zaawansowana kontrola
  • Specjalna optymalizacja (powyższych) rozwiązań na rzecz usuwania azotu, zamiast usuwania węgla.
• Rozwiązanie Struwit . Znany również jako: MgNH₄PO₄∙6H₂O, Fosforan amonu magnezu (MAP) i struwit amonu .
  • W szczególnych warunkach, takich jak wystarczająca dostępność każdego z potrzebnych związków (magnezu, amonu i fosforanu) i prawidłowe pH zaczynają rosnąć granulki struwitu w specjalnie zaprojektowanym reaktorze.
  • Z lub bez oddzielnego usuwania tych granulek z osadu taki proces może mieć na celu zapewnienie wystarczająco niskich wartości końcowych ścieków na NH₄-N (azot amonowy).
  • Główną korzyścią jest odzyskanie azotu amonowego. Specjalny struwit może być stosowany jako nawóz zawierający N i P.
• Niebiologiczne i nie-struwitowe rozwiązania, takie jak usuwanie amoniaku, sorpcja amoniaku, elektrodializa, wymiana jonów i technologie membranowe.

USUWANIE FOSFORU

W odróżnieniu od procesu usuwania węgla i azotu, fosfor nie ma związków, które mogą być emitowane do powietrza. W związku z tym wszystkie muszą być usunięte na przykład przez osad. Niektóre z nich zostają włączone do biomasy i usuwane z osadem. Niestety wiele ścieków zawiera więcej fosforanów niż potrzebują tego bakterie.

W związku z tym na przestrzeni lat zostały opracowywane rozwiązania takie jak:

• Dozowanie chemii. Na przykład w przypadku wytrącania chemicznego .
• Bio-P lub zwiększone biologiczne usuwanie fosforu (EBPR).
  • Zwiększony pobór fosforu przez bakterie. Niektóre rodzaje bakterii mają zdolność do przyjęcia więcej fosforu niż ściśle potrzebują. Jest to proces w zależności od różnych warunków środowiskowych beztlenowych (bez O₂ i NO_x)i tlenowych (z O₂).
  • Można usunąć do ok. 5 x więcej fosforu niż przez “standardowy” wzrost osadu.
• Automatyzacja lub zaawansowana kontrola
  • Specjalna optymalizacja (powyższych) rozwiązań na rzecz usuwania fosforu.
• Rozwiązanie Struwitu. Znany również jako: MgNH₄PO₄∙6H₂O, Fosforan amonu magnezu (MAP) i struwit amonu . Technicznie można utworzyć mieszankę różnych typów struwitu . Produktem może być potas w ściekach również MgKPO₄∙6H₂O, Fosforan potasu magnezowego (MPP) lub struwit potasu.
  • W szczególnych warunkach, takich jak wystarczająca dostępność każdego z potrzebnych związków (magnezu, amonu i fosforanu) i prawidłowe pH zaczynają rosnąć granulki struwitu w specjalnie zaprojektowanym reaktorze.
  • Z lub bez oddzielnego usuwania tych granulek z osadu taki proces może mieć na celu zapewnienie wystarczająco niskich wartości końcowych ścieków na PO₄-P (ortofosforany).
  • Główną korzyścią jest odzyskanie fosforanu. Fosforan jest surowcem, który najprawdopodobniej stanie się bezcenny w przyszłości.
  • Specjalny struwit może być stosowany jako nawóz zawierający N, P i K.

USUWANIE POTASU

To nie jest takie proste, aby potas tak po prostu usunąć go ze ścieków. Nadal nie uzyskał dostatecznie dużo uwagi przez naukowców i przemysł. Mimo to potas może stać się rzadszym występującym pierwiastkiem 3 razy wcześniej niż fosforan!?

W związku z tym na przestrzeni lat zostały opracowywane rozwiązania takie jak:

• Rozwiązanie Struwit. Chemicznie opisane jako MgKPO₄∙6H₂O, o nazwie fosforan potasu magnezu (MPP) lub struwitu potasowego.
  • W szczególnych warunkach, takich jak wystarczająca dostępność każdego z potrzebnych związków (magnezu, amonu i fosforanu) i prawidłowe pH zaczynają rosnąć granulki struwit w specjalnie zaprojektowanym reaktorze.
  • Z lub bez oddzielnego usuwania tych granulek z osadu taki proces może mieć na celu zapewnienie wystarczająco niskich wartości końcowych ścieków na P i K.
  • Główną korzyścią jest odzyskanie potasu. Potas jest surowcem, który najprawdopodobniej stanie się bezcenny w przyszłości. Specjalny struwit może być stosowany jako nawóz zawierający P i K.