Quy tắc chung của quá trình sử dụng bùn hoạt tính để loại bỏ các chất độc hại có chứa cacbon cần có các dụng cụ sau:

• Bể thông khí để không khí (hoặc oxy) được đưa vào trong hỗn hợp chất thải và bùn hoạt tính
• Bể lắng (hay còn được goi là "bể lắng thứ hai") cho phép các floc sinh học (bùn cặn) lắng xuống từ đó phân tách ra bùn sinh học và nước đã xử lý

Việc xử lý chất đạm hoặc photpho cần thêm bước bổ sung đó là dung dịch hỗn hợp được để trong điều kiện thiếu oxy (nghĩa là không có oxy hòa tan còn lại) và trong vùng kị khí (nghĩa là bên cạnh oxy hòa tan thì Nitrite và Nitrat cũng không có).

Bioractor và cuối công đoạn làm sạch

Quá trình này liên quan đến không khí hoặc oxy được đưa vào trong một hỗn hợp các chất thải đã được lọc, nước thải được xử lý sơ cấp hoặc nước thải công nghiệp kết hợp với vi sinh vật làm kết tủa nhằm làm giảm hàm lượng hữu cơ của nước thải. Vật liệu này, trong các loại bùn tốt có màu nâu, phần lớn bao gồm vi khuẩn saprotrophic nhưng cũng có một số thành phần thực vật protozoa quan trọng chủ yếu bao gồm Amoebae, Spirotrichs, Peritrichs bao gồm Vorticellids. Các thành phần quan trọng khác bao gồm Rotifer di chuyển và lưu động. Nếu bùn hoạt tính bị quản lý kém, có thể phát triển một loạt vi khuẩn nấm mỡ có chứa Sphaerotilus natans gây ra bùn khó giải quyết và có thể dẫn đến việc bùn cặn lắng xuống các đập tràn trong bể lắng gây ô nhiễm nghiêm trọng đến chất lượng nước thải sau cùng, thường được miêu tả như nấm trong nước thải

Sự kết hợp của nước thải và khối lượng sinh học thường được gọi là dung dịch hỗn hợp. Trong tất cả các nhà máy sử dụng bùn hoạt tính, một khi nước thải đã được xử lý đầy đủ, hỗn hợp dung dịch được lắng trong các bể lắng, sau khó phần nổi trên bề mặt đã qua xử lý sẽ được xả ra để thải ra hoặc đôi khi được xử lý thêm trước khi thải ra hoặc tái sử dụng. Phần lớn các vật liệu đã lắng, bùn, được trả trở lại cho nơi bắt đầu của hệ thống sục khí để tái sử dụng cho nước thải mới vào bể. Phần này của floc được gọi là bùn hoạt tính hồi phục

Khoảng trống cần thiết cho một nhà máy xử lý nước thải có thể được giảm bằng cách sử dụng một máy phản ứng sinh học màng (Membrane bioreactor) để loại bỏ một số nước thải từ hỗn hợp dung dịch trước khi xử lý. Điều này giúp tạo ra sản phẩm chất thải mang tính tập trung hơn và có thể được xử lý bằng quá trình bùn hoạt tính.

Nhiều nhà máy xử lý nước thải sử dụng máy bơm dòng trục để truyền dung dịch hỗn hợp đã được nitrat hóa từ khu vực sục khí đến khu vực không độc để khử Nitơ. Những máy bơm này thường được gọi là máy bơm tái sử dụng hỗn hợp ly tâm (máy bơm IMLR). Nước thải thô, bùn hoạt tính hồi phục, và dung dịch hỗn hợp nitrat hóa được trộn lẫn bởi các máy trộn chìm trong các vùng không độc để đạt được sự khử Nitơ.

Sản xuất bùn

Bùn hoạt tính cũng là tên gọi được sử dụng đối với vật liệu sinh học hoạt tính được sản xuất bởi các trạm bùn hoạt tính. Bùn dư hay còn được gọi là "bùn hoạt tính dư thừa" hoặc "bùn thải hoạt tính" hoặc "sinh khối hiếu khí dư" được loại bỏ khỏi quá trình xử lý để giữ tỷ lệ sinh khối cung cấp chất dinh dưỡng trong nước thải cân bằng. Bùn thải này sau đó có thể được trộn lẫn với bùn chính từ các máy làm sạch chính và trải qua thêm quá trình xử lý bằng cách xử lý kỵ khí, tiếp đó là làm dày,khử nước, ủ phân và sử dụng đất. Ngày nay, thường thì bùn nguyên sinh và thứ cấp được làm dày riêng lẻ với nhau trước khi trộn lẫn để bắt đầu quá trình.

Lượng bùn thải tạo ra từ quá trình bùn hoạt tính tỷ lệ thuận với lượng nước thải được xử lý cụ thể hơn thì nó tỷ lệ với tải trọng các chất ô nhiễm kg COD hoặc BOD. Tổng lượng bùn thải bao gồm tổng lượng bùn sơ cấp từ bể lắng sơ cấp cũng như bùn hoạt tính thải từ bioreactor. Một quy trình bùn hoạt tính điển hình cho nước thải sinh hoạt sản xuất khoảng 70-100 g / m3 bùn hoạt tính thải (đó là gram chất rắn khô sản xuất cho mỗi m3 nước thải xử lý). Giá trị 80 g/m3 được xem là tiêu chuẩn[1]. Ngoài ra, khoảng 110-170 g / m3 bùn nguyên sinh được sản xuất trong các bể lắng sơ cấp mà hầu hết (nhưng không phải tất cả) sử dụng cho quy trình bùn hoạt tính.[1]

Một biến thể của quá trình bùn hoạt tính là quá trình Nereda,bùn hạt hiếu khí được phát triển bằng cách áp dụng các điều kiện có lợi cho vi sinh vật phát triển chậm.

Kiểm soát quy trình

Phương pháp tổng quát để làm việc này là theo dõi mức độ phủ bùn, nồng độ sinh khối (MLSS trong g / l), dung tích bùn sau 30 phút lắng (SV30 trong ml / l), SVI (chỉ số khối lượng bùn), MCRT (tế bào trung bình Thời gian cư trú), SRT (Thời gian lưu giữ bùn trong ngày), F / M (Dinh dưỡng cho vi sinh vật), cũng như sinh khối của bùn hoạt tính và các chất dinh dưỡng chính,DO (oxy hòa tan), nitơ cả trong (NH4-N) Và các dạng oxit (NO2-N và NO3-N), phốt pho, COD (nhu cầu oxy hóa học) và BOD (nhu cầu oxy sinh học).

Trong hệ thống lò phản ứng / thiết bị sục khí và thiết bị làm sạch:

• Lớp phủ của bùn được tính từ dưới đáy của thiết bị làm sạch tới mức chất rắn đã lắng trong cột nước của máy làm sạch; Điều này, ở những nhà máy lớn, có thể được thực hiện đến ba lần một ngày.
• SVI là khối lượng bùn lắng tính bởi ml trên 1 gram chất rắn bùn cặn khô sau 30 phút lắng xuống trong một xi lanh 1000 ml.[2][3]
• MCRT là tổng khối lượng chất rắn lơ lửng hỗn hợp trong bình sục khí và máy làm sạch chia cho tốc độ dòng chảy (lbs / ngày) của hỗn hợp của chất rắn lơ lửng và nước thải còn lại.[2][3]
• F / M là tỷ lệ chất dinh dưỡng cần cho các vi sinh vật mỗi ngày với khối lượng của vi sinh vật được giữ trong quá trình sục khí. Cụ thể, đó là lượng BOD nạp vào bình xịt (lbs / ngày) chia cho số Lượng chất lỏng hỗn hợp bay hơi dễ bay hơi (MLVSS) dưới sự thông khí.Tuy nhiên thì COD thường được sử dụng, thay vì BOD, vì COD có thể phân tích dễ dàng và đáng tin cậy còn BOD mất đến năm ngày để có kết quả.

Dựa trên các phương pháp kiểm soát này, lượng chất rắn hòa tan trong hỗn hợp dung dịch có thể thay đổi bằng cách làm loại bỏ bùn hoạt tính thải (WAS) hoặc tái sử dụng bùn hoạt tính (RAS). [4]