1. WprowaDzenie Do biologicznego oczyszczania ścieków

1.1 Co Do jest oczyszczanie ścieków biologicznych?

Biologiczne oczyszczanie ścieków to technologiaW która wykLubzystuje moc MikroLubganizmy - Bakterie główne - konsumowanie i rozkładanie zanieczyszczeń LubganicznychW składników odżywczych (takich jak azot i fosfLub) Lubaz inne zanieczyszczenia występujące w ściekach. Zasadniczo jest to kontroNiskiana, przyspieszona wersja własnego procesu samodoskonalenia natury.

Podstawowym celem jest przekształcenie szkodliwych, rozpuszczonych i koloidalnych substancji (które przyczyniają się do BZD i WSPÓŁD) w nieszkodliwe produkty uboczne, takie jak dwutlenek węgla, woda i nowa biomasa drobnoustrojów (osad). Ta metoda jest niezbędna, ponieważ jest najskuteczniejszym i często najbardziej opłacalnym sposobem usunięcia większości obciążenia Lubganicznego przed przywróceniem wody do środowiska.

---

1.2 Znaczenie oczyszczania biologicznego w zarządzaniu ściekami

NiekontroNiskiane zrzuty ścieków stanowi poważne ryzyko dla zdrowia publicznego i ekosystemów wodnych. Wysokie stężenie wyczerpania materii Lubganicznej Rozpuszczony tlen w otrzymywaniu wód, co prowadzi do śmierci ryb i innych życia wodnego. Dodatkowo nadmiar składników odżywczych może powodować masywne Kwiaty glonów (eutrofizacja) i patogeny mogą rozprzestrzeniać chLubobę.

Oczyszczanie biologiczne jest linijką nowoczesnego zarządzania ściekami z kilku powodów:

• Skuteczne usuwanie zanieczyszczeń: Wydajnie usuwa Biochemiczne zapotrzebowanie na tlen (Bod) , który jest miarą biodegradowalnej materii organicznyznej.

• Kontrola składników odżywczych: Można go specjalnie zaprojektować do usunięcia azot (aby zapobiec wyczerpaniu tlenu i toksyczności) i fosfor (w celu kontrolowania eutrofizacji).

• Opłacalność: Jest ogólnie mniej energooszczędny i tańszy niż czysto chemiczne lub fizyczne zaawansowane opcje leczenia na dużą skalę.

1.2.1 Leczenie biologiczne jako etap wtórny

Oczyszczanie ścieków zwykle osiąga się w sekwencji etapów:

1. Leczenie podstawowe: Proces fizyczny, w którym grawitacja jest używana w dużych zbiornikach w celu osiedlenia się najcięższych substancji stałych (TSS) i odtłuszczania smaru i pływającego materiału.

2. Leczenie wtórne: To jest Etap leczenia biologicznego . Woda płynąca z pierwotnych klarowników nadal zawiera wysoki poziom rozpuszczonej i drobnej koloidalnej materii organicznej; Mikroorganizmy są wprowadzane w celu zużycia tego obciążenia.

3. Leczenie trzeciorzędowe/zaawansowane: Ostateczny etap polerowania, który może obejmować filtrację, dezynfekcję i zaawansowane usunięcie określonych zanieczyszczeń lub składników odżywczych przed bezpiecznym rozładowywaniem lub ponownym wykorzystaniem wody.

---

1.3 Przegląd procesów biologicznych

Biologiczne procesy oczyszczania ścieków są szeroko zaklasyfikowane na podstawie wymagań tlenu związanych z mikroorganizmami:

• Procesy aerobowe: Te systemy wymagają Rozpuszczony tlen (DO) do funkcjonowania. Mikroorganizmy wykorzystują tlen do metabolizowania zanieczyszczeń organicznych w dwutlenek węgla, wodę i nowe komórki. Jest to najczęstsza metoda usuwania BZT. Przykłady obejmują Osad aktywowany I Filtry do sproku .

• Procesy beztlenowe: Systemy te działają w Brak tlenu . Mikroorganizmy rozkładają materię organiczną na Biogaz (przede wszystkim metan i ${\text{WSPÓŁ}}_2$ ) i niższa objętość osadu. Są one często stosowane do ścieków przemysłowych o wysokiej wytrzymałości lub do obróbki powstałego szlamu z procesów aerobowych. Przykładem jest Upflow Abaerobic Sludge Borec ( $\text{UASB}$ ) .

• Procesy anoksyczne: Te procesy są bez tlenu , ale mikroorganizmy wykorzystują chemicznie związany tlen (szczególnie z azotan or azotyn jony) zamiast molekularnego ${\text{O}}_2$ . To jest kluczowy krok denitryfikacja (usuwanie azotu) W wielu zaawansowanych roślinach.

2. Zasady oczyszczania ścieków biologicznych

Skuteczność biologicznych oczyszczania ścieków zależy całkowicie na zrozumieniu i kontrolowaniu mikroskopijnego świata w reaktorze. W tej sekcji opisano głównych podmiotów biologicznych i podstawowe procesy biochemiczne, które napędzają.

2.1 Rola mikroorganizmów

Zdrowy system leczenia biologicznego, często określany jako mieszany alkohol or biomasa , to różnorodny ekosystem. Zbiorowym celem tej społeczności drobnoustrojów jest spożywanie zanieczyszczeń organicznych („żywności”) do wzrostu, rozmnażania się i generowania energii.

2.1.1 Bakterie

Bakterie są robotami procesu leczenia. Są odpowiedzialni za zdecydowaną większość $\text{Bod}$ usuwanie I usuwanie składników odżywczych . Tworzą flocki (małe klastry), które są kluczowe dla osiedlenia się w klarowarach. Kluczowe grupy obejmują heterotroficzne bakterie (spożywane związki węglowe) i bakterie autotroficzne (wykonaj nitryfikację).

2.1.2 Grzyby

Grzyby są na ogół mniej dominujące, ale stają się ważne w niektórych warunkach, szczególnie w leczeniu systemów low $\text{Ph}$ lub odpady przemysłowe o wysokiej wytrzymałości. Podczas gdy przyczyniają się do degradacji organicznej, nadmierny wzrost grzybów może powodować BULKING (Słabe rozstrzyganie osadu) ze względu na ich nitkowatą strukturę.

2.1.3 Protozoa

Protozoa i inne wyższe organizmy (takie jak rotifery) nie są pierwotnymi degraderami, ale odgrywają kluczową rolę w Polerowanie ścieki. Spożywają zdyspergowane bakterie i drobne cząstki cząstkowe, działając jako „środki czyszczące”, które przyczyniają się do wyraźniejszego ostatecznego ścieku. Ich obecność i różnorodność są również kluczowymi wskaźnikami zdrowie i stabilność systemu biologicznego.

---

2.2 Reakcje biochemiczne

Usunięcie zanieczyszczeń występuje poprzez sekwencję złożonych reakcji biochemicznych, sklasyfikowanych przez akceptor elektronów stosowany przez mikroorganizmy.

2.2.1 Procesy aerobowe

Reakcje te występują w obecności Rozpuszczony tlen ( $\text{DO}$ ) . Używanie bakterii $\text{DO}$ Jako ostateczny akceptor elektronów przekształca materię ekologiczną w stabilne, nieszkodliwe produkty.

Materia organiczna O2 → Bakterie WSPÓŁ2 H2 O Nowe komórki

Nitryfikacja , dwuetapowy proces aerobowy jest kluczowy do usuwania azotu:

1. Aztratation: Amoniak ( ${\text{NH}}_4^{}$ ) jest przekształcany w azotyn ( ${\text{NIE}}_2^{-}$ ).

2. NITRATACJA: Azotyn ( ${\text{NIE}}_2^{-}$ ) jest przekształcany w azotan ( ${\text{NIE}}_3^{-}$ ).

2.2.2 Procesy beztlenowe

Reakcje te występują w całkowitym braku ${\text{O}}_2$ . Proces obejmuje kilka kroków w celu przekształcenia złożonej materii organicznej w Biogaz (głównie metan ( ${\text{Ch}}_4$ ) I ${\text{CO}}_2$ ), które można wykorzystać jako źródło energii. Główne fazy to hydroliza, kwasogeneza, acetogeneza i wreszcie, Metanogeneza .

Materia organiczna → bakterie Ch4 CO2 Nowe komórki ciepło

2.2.3 Procesy anoksyczne

Te reakcje występują, gdy $\text{DO}$ jest nieobecny, ale Azotan ( ${\text{NIE}}_3^{-}$ ) jest obecny. Niektóre bakterie wykorzystują chemicznie związany tlen w cząsteczce azotanu, zmniejszając azotan do nieszkodliwy gaz azotu ( ${\text{N}}_2$ ) który jest uwalniany do atmosfery. Ten proces jest nazywany denitryfikacja I is essential for preventing nitrogen pollution.

Azotan materia organiczna → Bacteria Azot Gas (N2) CO2 H2 O

---

2.3 Czynniki wpływające na leczenie biologiczne

Wydajność społeczności drobnoustrojów jest bardzo wrażliwa na warunki w reaktorze. Kontrola operacyjna koncentruje się na utrzymaniu tych czynników w optymalnych zakresach.

2.3.1 Temperatura

Aktywność drobnoustrojów wzrasta wraz z temperaturą do optymalnego punktu (zazwyczaj $20-35^{\circ }\text{C}$ dla roślin miejskich). Niższe temperatury spowalniają szybkości reakcji, podczas gdy nadmiernie wysokie temperatury mogą denatury enzymy, zabijając drobnoustroje.

2.3.2 $\text{Ph}$

Większość mikroorganizmów rozwija się w prawie neutralnym $\text{Ph}$ Zakres (zazwyczaj $6.5-7.5$ ). Skrajny $\text{Ph}$ (kwasowe lub podstawowe) może hamować wzrost bakteryjny i zatrzymać krytyczne procesy, takie jak nitryfikacja.

2.3.3 Dostępność składników odżywczych

Mikroorganizmy potrzebują zrównoważonej diety do rozwoju. Klawisz Macronotrients - - Azot (n) I Fosfor (P) - -must be available, often in the ratio of $\text{Bod}:\text{N}:\text{P}$ około $100:5:1$ . Niedobór może poważnie ograniczyć wzrost biomasy potrzebnej do oczyszczania odpadów.

2.3.4 Rozpuszczony tlen ( $\text{DO}$ )

$\text{DO}$ poziomy są kluczowe dla Procesy aerobowe (zwykle utrzymywane w $1-3\text{Mg/L.}$ ), ponieważ niewystarczający tlen spowolni proces degradacji. Odwrotnie, $\text{DO}$ musi być ściśle kontrolowany lub nieobecny w beztlenowy I anoksyczny strefy dla tych odpowiednich procesów.

Oto szkic treści dla trzecia część twojego artykułu, koncentrując się na Rodzaje biologicznych procesów oczyszczania ścieków .

---

3. Rodzaje biologicznych procesów oczyszczania ścieków

Systemy leczenia biologicznego są zasadniczo sklasyfikowane według tego, w jaki sposób społeczność drobnoustrojów jest utrzymywana i czy dostarczany jest tlen. Procesy te można pogrupować w aerobic (wymagający tlenu), beztlenowego (pozbawionego tlenu) i systemach hybrydowych.

3.1 Procesy leczenia aerobowego

Procesy aerobowe są najczęstszym rodzajem wtórnego obróbki, polegając na ciągłym dostawie tlenu w celu utrzymania metabolizmu drobnoustrojów. Są wysoce skuteczne w usuwaniu materii organicznej (Bod).

3.1.1 Proces osadu aktywowanego

Jest to najbardziej rozpowszechniony system aerobowy na całym świecie. Obejmuje wprowadzenie ścieków do napowietrzonego zbiornika zawierającego zawieszenie mikroorganizmów ( osad aktywowany ). Mikroby zużywają zanieczyszczenia, tworzą gęste, osadne kępy drobnoustrojowe (krzyki), a następnie są oddzielone od oczyszczonej wody w wtórnym wyjaśnianiu. Część tego szlamu jest poddawana recyklingowi z powrotem do zbiornika napowietrzania, aby utrzymać wysokie stężenie aktywnej biomasy.

3.1.2 Filtry do sprzątania

Filtry do sproku (lub filtry biologiczne) to systemy o stałym filmie, w których ścieki są dystrybuowane na złożu mediów (np. Skały, plastik). A Biofilm (warstwa mikroorganizmów) rośnie na powierzchni mediów. Gdy ścieki „spływają”, drobnoustroje w biofilmie pochłaniają i degradują materię organiczną. Naturalne cyrkulacja powietrza zapewnia niezbędny tlen.

3.1.3 Obracające się styczniki biologiczne (RBC)

RBC to kolejny system o stałym filmie składający się z dużych, ściśle rozmieszczonych, obrotowych dysków zamontowanych na wale poziomym. Dysk są częściowo zanurzone w ściekach. Gdy dyski obracają się, na przemian podnoszą folię ścieków, a następnie narażają biofilm na atmosferę w celu przeniesienia tlenu.

3.1.4 Dowolne laguny

Są to duże, płytkie baseny, które wykorzystują aeratory powierzchniowe lub rozproszone systemy powietrzne, aby zapewnić tlen populacji drobnoustrojów w ściekach. Wymagają dużego obszaru lądowego, ale są prostsze do obsługi i idealne dla obszarów o niższej gęstości zaludnienia.

3.1.5 Bioreaktory błony (MbrS)

MBR łączą konwencjonalny proces osadu aktywowanego z Filtracja błony jednostka (mikrofiltracja lub ultrafiltracja). Membrany oddzielają substancje stałe, eliminując potrzebę wtórnego wyjaśniania. Pozwala to na znacznie wyższe stężenie biomasy (wysoki $\text{Srt}$ ) i wytwarza wyjątkowo wysokiej jakości ścieki, gotowe do ponownego użycia.

---

3.2 Procesy leczenia beztlenowego

Procesy beztlenowe działają bez tlenu i szczególnie nadają się do oczyszczania ścieków o wysokiej wytrzymałości lub do stabilizacji osadu, ponieważ wytwarzają cenne źródło energii-BIOGAS.

3.2.1 Trawienie beztlenowe

Służy to przede wszystkim do stabilizacji osad (biosolidy) wygenerowane przez leczenie tlenową. Osad umieszcza się w zamkniętych, podgrzewanych zbiornikach, w których bakterie beztlenowe przekształcają znaczną część organicznych ciał stałych w biogaz ( ${\text{Ch}}_4$ ). Zmniejsza to objętość i zapach osadu.

3.2.2 Upfflow beztlenowy koc szlamu ( $\text{UASB}$ ) Reaktory

. $\text{UASB}$ jest wysokim systemem beztlenowym, w którym ścieki przepływają w górę przez gęsty „koc” granulek drobnoustrojów (szlam). W miarę degradacji materii organicznej wytwarzane biogaz powoduje krążenie granul, tworząc doskonały kontakt między biomasą a ściekami.

3.2.3 Filtry beztlenowe

.se fixed-film reactors are packed with media. Wastewater flows through the packed bed, and the anaerobic microbes grow attached to the media, creating a highly efficient system for treating soluble organic waste.

---

3.3 Hybrydowe procesy leczenia

Systemy hybrydowe łączą cechy konwencjonalnych lub różnych typów reaktorów w celu zwiększenia wydajności, szczególnie w przypadku usuwania składników odżywczych i ograniczeń przestrzeni.

3.3.1 Sekwencjonowanie reaktorów wsadowych ( $\text{SBRS}$ )

$\text{SBRS}$ są unikalne, ponieważ wszystkie etapy leczenia (wypełnienie, reaguj, rozstrzygnij, losowanie) występują sekwencyjnie w a pojedynczy zbiornik . Są one bardzo elastyczne i łatwe do dostosowania do precyzyjnego usuwania składników odżywczych poprzez kontrolowanie czasu trwania faz tlenowych, anoksycznych i beztlenowych w cyklu.

3.3.2 Zintegrowane osad aktywowany o stałym filmie ( $\text{Ifas}$ ) Systemy

$\text{Ifas}$ Systemy są hybrydą osadu aktywowanego (wzrost zawieszonego) i technologii stałej filmu. Nośniki biofilmu (pożywki z tworzywa sztucznego) są dodawane bezpośrednio do basenu napowietrzania osadu aktywowanego. Pozwala to na wysokie stężenie biomasy, zapewniając stabilne środowisko dla wolno rosnących bakterii (takich jak azotki) przy jednoczesnym zachowaniu elastyczności systemu zawieszonego osadu.

4. Rozważania projektowe dotyczące systemów leczenia biologicznego

Projektowanie skutecznej i stabilnej oczyszczalni biologicznej wymaga głębokiego zrozumienia właściwości ścieków i starannej kalibracji parametrów reaktora. Celem jest stworzenie optymalnego środowiska dla mikroorganizmów, aby rozwijać się i wydajne usuwanie zanieczyszczeń.

4.1 Charakterystyka ścieków

. success of a biological system starts with accurately characterizing the influent (incoming) wastewater.

4.1.1 $\text{Bod}$ (Biochemiczne zapotrzebowanie na tlen)

$\text{Bod}$ to ilość tlenu wymagana przez mikroorganizmy do rozkładu materii organicznej w wodzie w określonym czasie (zwykle pięć dni, ${\text{Bod}}_5$ ). To jest Parametr pierwotnego projektu Używany do wielkości reaktora biologicznego, ponieważ dyktuje on ilość obciążenia organicznego, populacja drobnoustrojów musi spożywać.

4.1.2 $\text{DORSZ}$ (Zapotrzebowanie na tlen chemiczny)

$\text{DORSZ}$ to ilość tlenu wymagana do chemicznego utleniania Wszystko materia organiczna i nieorganiczna. Mierzy zarówno komponenty biodegradowalne, jak i nie-biodegradowalne. . $\text{Bod}/\text{DORSZ}$ Współczynnik jest ważny: Wysoki stosunek (np.> 0,5) wskazuje, że odpady są wysokie biodegradowalne I well-suited for biological treatment.

4.1.3 $\text{TSS}$ (Całkowite zawieszone substancje stałe)

$\text{TSS}$ Reprezentuje substancje stałe utrzymywane w zawieszeniu. Wysoki $\text{TSS}$ może wymagać bardziej szerszego leczenia pierwotnego i wpływa na leczenie szlamu biologicznego (biosolidy). Dobre osiedlenie się $\text{TSS}$ ma kluczowe znaczenie dla produkcji czystego ścieków.

4.1.4 składniki odżywcze (azot i fosfor)

. concentration of Azot ( $\text{N}$ ) I Fosfor ( $\text{P}$ ) ma kluczowe znaczenie z dwóch powodów:

1. Zdrowie drobnoustrojowe: Odpowiedni $\text{N}$ I $\text{P}$ są wymagane do wzrostu biomasy ( $100:\text{Bod}:5:\text{N}:1:\text{P}$ stosunek).

2. Jakość ścieków: Jeśli te składniki odżywcze są obecne w dużych ilościach, system musi być specjalnie zaprojektowany Usuwanie składników odżywczych (Nitryfikacja/denitryfikacja i ulepszone usuwanie fosforu biologicznego, $\text{EBPR}$ ) w celu zapobiegania eutrofizacji w wodzie przyjmującym.

---

4.2 Kryteria wyboru procesu

Wybór odpowiedniego procesu biologicznego zależy od kilku czynników:

• Siła ścieków: Wysoka siła (wysoka $\text{DORSZ}/\text{Bod}$ ) odpady przemysłowe często sprzyjają beztlenowy processes Do produkcji biogazu, a następnie polerowanie. Odpady komunalne o niskiej i średnim poziomie zwykle wykorzystują Aerobowy osad aktywowany .

• Wymagania ścieków: Ścisłe limity rozładowania (szczególnie w przypadku składników odżywczych) wymagają złożonych systemów, takich jak $\text{MBRS}$ lub wieloetapowe procesy ( $\text{SBRS}$ , wielostopniowe osad aktywowany).

• Dostępność gruntów: Lokalizacje ograniczone kosmicznie często wymagają wysokiej, kompaktowej technologii, takich jak $\text{MBRS}$ or $\text{Ifas}$ , podczas gdy laguny są odpowiednie tam, gdzie ziemia jest tania i obfita.

• Koszty operacyjne: Procesy aerobowe wymagają wysokiej energii do napowietrzania, podczas gdy procesy beztlenowe generują energię (biogaz), wpływając na koszty długoterminowe.

---

4.3 Parametry projektowe reaktora

.se parameters are the operational levers used to control the microbial ecosystem within the reactor.

4.3.1 Czas retencji hydraulicznej ( $\text{HRT}$ )

$\text{HRT}$ to średni czas w reaktorze, jednostka wody.

Dłużej $\text{HRT}$ Zapewnia większy czas kontaktu między mikroorganizmami i zanieczyszczeniami, ale wymaga większego rozmiaru zbiornika.

4.3.2 Solidny czas retencji ( $\text{Srt}$ )

$\text{Srt}$ (również nazywany $\text{Mcrt}$ lub czas zatrzymywania osadu) to średni czas MikroLubganizmy (solids) pozostać aktywny w systemie.

$\text{Srt}$ jest Najważniejszy parametr kontrolny do aktywności biologicznej. Przed siebie $\text{Srt}$ (np., $10-30$ dni) jest konieczne do uprawy wolno rosnących organizmów, takich jak azotki do usuwania azotu.

4.3.3 żywność do mikroorganizmu ( $\text{F}/\text{M}$ ) Stosunek

. $\text{F}/\text{M}$ Stosunek to codzienne obciążenie organiczne (żywność, mierzona jako $\text{Bod}$ or $\text{DORSZ}$ ) Dostarczana na jednostkę masy mikroorganizmów ( $\text{M}$ , mierzone jako mieszane lotne stałe zawieszone lub $\text{MLVSS}$ ) W reaktorze.

• A wysoki $\text{F}/\text{M}$ (np., > 0.5 $\text{kg}\text{Bod}/\text{kg}\text{MLVSS}\cdot \text{d}$ ) Oznacza, że ​​drobnoustroje są „głodne” i szybko leczą wodę, ale osad słabo się osiada.

• A low $\text{F}/\text{M}$ (np., < 0.1 $\text{kg}\text{Bod}/\text{kg}\text{MLVSS}\cdot \text{d}$ ) powoduje starszy, dobrze się rozmieszczony szlam, ale wymaga większego zbiornika i jest wolniejszy.

---

4.4 Zarządzanie osadem

Wszystkie procesy biologiczne wytwarzają Nadmiar biomasy (osad) które należy usunąć z systemu. Ten szlam jest często $95-99\%$ Woda, ale zawiera skoncentrowane zanieczyszczenia, co czyni ją wyzwaniem. Leczenie osadu (pogrubienie, odwadnianie i często beztlenowy digestion ) jest kluczowym, kosztownym składnikiem ogólnego zarządzania ściekami, mającym na celu ustabilizowanie materiału i zmniejszenie jego objętości przed ostatecznym zbyciem (np. Zastosowanie gruntów lub składowiska).

5. Zastosowania biologicznego oczyszczania ścieków

Oczyszczanie biologiczne jest bardzo przystosowującą się technologią, niezbędną do przetwarzania ścieków z różnych źródeł, od dużych obszarów metropolitalnych po specjalistyczne obiekty przemysłowe.

5.1 Miejski oczyszczanie ścieków

Ścieki miejskie, pochodzące głównie z domów mieszkalnych, firm komercyjnych i instytucji, są klasycznym zastosowaniem oczyszczania biologicznego.

• Charakterystyka: Zazwyczaj zawiera obciążenie organiczne o średniej wytrzymałości ( $\text{Bod}$ I $\text{DORSZ}$ ), Wysoki poziom zawieszonych ciał stałych ( $\text{TSS}$ ) i znaczne ilości składników odżywczych (azot i fosfor).

• Zastosowane procesy: . standard treatment train relies heavily on Osad aktywowany Processes (Często modyfikowane dla Biologiczne usuwanie składników odżywczych or $\text{Bnr}$ ), a czasem systemy o stałym filmie, takie jak Filtry do sproku or $\text{RBC}$ . Głównym celem jest spełnienie surowych standardów rozładowania w celu ochrony publicznych dróg wodnych.

---

5.2 Przemysłowe oczyszczanie ścieków przemysłowych

Ścieki przemysłowe są znacznie bardziej zmienne pod względem składu i koncentracji niż ścieki komunalne, często prezentując unikalne wyzwania, które wymagają niestandardowych rozwiązań biologicznych.

5.2.1 Przemysł żywności i napojów

• Charakterystyka: Wysokie obciążenia organiczne (cukry, tłuszcze, skrobie) i często wysokie temperatury.

• Zastosowane procesy: Systemy beztlenowe tak jak $\text{UASB}$ Reaktory są często zatrudniane najpierw do obsługi High $\text{DORSZ}$ I generate valuable Biogaz ( ${\text{Ch}}_4$ ) . Zwykle następuje kompaktowy system aerobowy ( $\text{MBR}$ or $\text{Osad aktywowany}$ ) dla ostatecznego polerowania.

5.2.2 Pulp i przemysł papierowy

• Charakterystyka: Wysokie objętości, kolor i powoli biodegradowalne związki ligniny.

• Zastosowane procesy: Systemy na dużą skalę, takie jak Napowietrzone laguny lub osad aktywowany w wysokości są powszechne ze względu na ogromne prędkości przepływu. Do koloru i trwałego usuwania związków mogą być potrzebne wyspecjalizowane szczepy grzybowe lub bakteryjne.

5.2.3 Przemysł chemiczny

• Charakterystyka: Zawiera specyficzne zanieczyszczenia toksyczne lub niekonwencjonalne (oporne organiczne, metale ciężkie), które mogą hamować standardową aktywność drobnoustrojów.

• Zastosowane procesy: Leczenie często wymaga wyspecjalizowanych, solidnych bioreaktorów lub wielu etapów, czasami obejmujących Bioaugmentacja (dodanie specjalnie wybranych kultur drobnoustrojów) lub połączenie z zaawansowanymi metodami, takimi jak Zaawansowane procesy utleniania ( $\text{AOPS}$ ) przed lub po etapie biologicznym.

---

5.3 Oczyszczanie ścieków rolniczych

Obejmuje to spływ z gospodarstw, a w szczególności ścieki ze skoncentrowanych operacji karmienia zwierząt ( $\text{Cafos}$ ) lub obornik.

• Charakterystyka: Wyjątkowo wysokie stężenia $\text{Bod}$ , $\text{TSS}$ , patogeny, a zwłaszcza składniki odżywcze.

• Zastosowane procesy: Leczenie obejmuje wyłożone laguony, a następnie trawienie beztlenowe (w celu zmniejszenia objętości i wytworzenia energii), a następnie leczenia tlenowego w celu usunięcia składników odżywczych i patogenów przed zastosowaniem gruntów lub rozładowania.

---

5.4 Oczyszczanie ścieków na miejscu

Metody biologiczne są niezbędne do obróbki ścieków na obszarach bez dostępu do scentralizowanych systemów komunalnych.

• Szamba: Choć przede wszystkim fizyczna warstwa osadu w zbiorniku septycznym ulega powolnym trawieniu beztlenowym.

• Małe rośliny: Systemy takie jak kompaktowe $\text{SBRS}$ lub pakiet $\text{MBRS}$ są wykorzystywane do poszczególnych szkół, szpitali, rozwoju mieszkaniowego lub odległych miejsc przemysłowych, oferując wysokiej jakości ścieki w niewielkim stopniu.

Oto szkic treści dla Szósta część twojego artykułu, koncentrując się na Zalety i wady leczenia biologicznego .

---

6. Zalety i wady leczenia biologicznego

Podczas gdy procesy biologiczne stanowią kręgosłup nowoczesnego zarządzania ściekami, podlegają one pewnymi ograniczeniami, które należy zarządzać poprzez staranne projektowanie i działanie.

6.1 Zalety

Obróbka biologiczna oferuje atrakcyjne korzyści w zakresie czysto fizycznych lub chemicznych alternatyw.

6.1.1 Skuteczne usuwanie zanieczyszczeń

Systemy biologiczne są wyjątkowo wydajne w usuwaniu organic $\text{Bod}$ I $\text{DORSZ}$ ze ścieków, często osiągając $90\%$ -Plus wskaźniki usuwania. Ponadto są to najbardziej praktyczne i opłacalne środki dla dużej skali Biologiczne usuwanie składników odżywczych ( $\text{Bnr}$ ) , niezbędne do ochrony wrażliwych dróg wodnych przed eutrofiką spowodowaną nadmiarem azotu i fosforu.

6.1.2 Opłacalność

Po zbudowaniu koszty operacyjne procesów biologicznych są na ogół niższe niż koszty leczenia chemicznego. Podczas gdy systemy aerobowe wymagają znacznej energii do napowietrzania, jest to często kompensowane wysokim kosztem i ciągłym dostawą potrzebnym dla flokulantów chemicznych lub osadów wymaganych w metodach niebiologicznych. Systemy beztlenowe może być nawet netto producenci energii poprzez generowanie i używanie biogaz ( ${\text{Ch}}_4$ ).

6.1.3 przyjazne dla środowiska

Leczenie biologiczne zasadniczo obejmuje naturalne procesy, przekształcanie zanieczyszczeń w stabilne, nietoksyczne produkty ( ${\text{CO}}_2$ , ${\text{H}}_2\text{O}$ i biomasa). Powstały biosolidy (szlam) Często można traktować i bezpiecznie ponownie wykorzystywane jako poprawka gleby, promując podejście o gospodarce o obiegu gospodarki o obiegu w gospodarce odpadów.

---

6.2 Wady

. reliance on a living microbial community introduces certain operational vulnerabilities.

6.2.1 Wrażliwość na substancje toksyczne

Mikroorganizmy są żywe komórki i mogą być łatwo hamowane lub zabijane przez nagłe wkłady Toksyczne chemikalia przemysłowe , metale ciężkie, wysokie $\text{Ph}$ (kwas lub zasada) lub wysokie stężenia soli. „Obciążenie wstrząsu” może usunąć biomasę systemu, wymagając dni lub tygodni, aby populacja odzyskała i leczyć jakość powrotu.

6.2.2 Niestabilność procesu

Systemy biologiczne mogą cierpieć z powodu problemów niestabilności związanych ze zdrowiem drobnoustrojów, takich jak osad bulking or pieniący się .

• BULKING występuje, gdy bakterie nitkowate rosną nadmiernie, zapobiegając prawidłowym osiedleniu się kadłu $\text{TSS}$ W ostatecznym ścieku.

• Pieniący się jest często spowodowany określonymi rodzajami bakterii i mogą prowadzić do problemów operacyjnych i zagrożeń bezpieczeństwa na powierzchni zbiornika napowietrzania.

6.2.3 Produkcja osadu

. fundamental goal of biological treatment is to convert dissolved pollutants into solid biomass (sludge). This necessary conversion creates the ongoing challenge and cost of osad management (odwadnianie, stabilizacja i usuwanie). Koszty obsługi osadów mogą uwzględnić $30\%\text{to}50\%$ całkowitego budżetu operacyjnego dla oczyszczalni ścieków.

7. Ostatnie postępy i innowacje

. field of biological wastewater treatment is continually evolving, driven by the need for greater efficiency, smaller footprints, and increased resource recovery. Recent innovations are transforming traditional systems.

7.1 Zaawansowane procesy utleniania ( $\text{AOPS}$ )

$\text{AOPS}$ nie są ściśle biologiczne, ale są coraz częściej używane w tandem z systemami biologicznymi. Obejmują generowanie wysoce reaktywnych gatunków przejściowych, takich jak rodnik hydroksylowy ( $\cdot \text{OH}$ ) , które szybko utleniają się i niszczą zanieczyszczenia organiczne, które nie są biodegradowalne (oporne lub mikropollutanty).

• Aplikacja: $\text{AOPS}$ są używane jako obróbka wstępna rozbić toksyczne związki, dzięki czemu są dostępne dla mikroorganizmów lub jako Po leczeniu (etap trzeciorzędowy) w celu wypolerowania ścieków poprzez usunięcie śladów farmaceutyków i pestycydów.

7.2 Bioaugmentacja i biostymulacja

.se techniques focus on actively managing the microbial population:

• Bioaugmentacja: Obejmuje Dodanie specjalnie wybranych, nierodzinnych kultur drobnoustrojów do reaktora. Zazwyczaj odbywa się to w celu wprowadzenia organizmów zdolnych do degradacji specyficznych, złożonych zanieczyszczeń przemysłowych, z którymi rodzima biomasa nie może sobie poradzić.

• Biostymulacja: Obejmuje Optymalizacja środowiska reaktora (np., adding specific limiting nutrients like trace metals or vitamins) to enhance the growth and activity of the existing, native biomass to improve treatment efficiency.

7.3 Granularne technologie szlamu

Ta innowacja oferuje poważny skok w zakresie wydajności systemu i redukcji śladu, głównie wykorzystywanego w Aerobowy szlam ziarnisty ( $\text{Ags}$ ) systemy.

• Zasada: Zamiast tworzyć tradycyjne kłaczki szlamu aktywowanego, biomasa spontanicznie organizuje się w gęste, zwarte, sferyczne Granulki . Granulki te osadzają się znacznie szybciej i mają odrębne strefy (aerobowe zewnętrzne, anoksyczne/beztlenowe wnętrze), które umożliwiają jednoczesne usunięcie węgla, azotu i fosforu w jednym reaktorze.

• Korzyść: Pozwala na znacznie wyższe stężenie biomasy i eliminuje potrzebę oddzielnego klarownika, zmniejszając ślad roślin o $75\%$ .

7.4 Inżynieria genetyczna mikroorganizmów

Choć nadal przede wszystkim w fazie badań i pilotażowej inżynieria genetyczna ma ogromną obietnicę. Naukowcy badają sposoby:

• Zwiększenie degradacji: Zmodyfikuj drobnoustroje, aby przyspieszyć rozkład trwałych zanieczyszczeń organicznych ( $\text{Pops}$ ).

• Popraw wydajność: Organizmy inżynierskie do wykonywania wielu reakcji (np. Jednoczesna nitryfikacja i denitryfikacja) bardziej skutecznie lub do tolerowania warunków toksycznych, które w przeciwnym razie zahamowałyby naturalne populacje.