1. 생물학적 폐수 처리 소개

1.1 생물학적 폐수 처리 란 무엇입니까?

생물학적 폐수 처리 힘을 활용하는 기술입니다 미생물 - 특히 박테리아 - 유기 오염 물질,,,,, 영양소 (질소 및 인과 같은))))))))))))))))) 및 폐수에서 발견되는 기타 오염 물질을 소비하고 분해합니다. 본질적으로, 그것은 자연의 자체 정류 과정의 통제되고 가속화 된 버전입니다.

근본적인 목표는 유해하고 용존 및 콜로이드 물질 (B영형D 및 공동D에 기여)을 이산화탄소, 물 및 새로운 미생물 바이오 매스 (슬러지)와 같은 무해한 부산물로 변환하는 것입니다. 이 방법은 물이 환경으로 반환되기 전에 가장 효과적이고 종종 유기 하중을 제거하는 가장 비용 효율적인 방법이기 때문에 매우 중요합니다.

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1.2 폐수 관리에서 생물학적 치료의 중요성

폐수의 통제되지 않은 배출은 공중 보건 및 수생 생태계에 심각한 위험을 초래합니다. 고농도의 유기 물질은 고갈됩니다 용해 된 산소 물을 받고 물고기와 다른 수생 생물의 죽음으로 이어집니다. 또한 과도한 영양소는 엄청나게 유발할 수 있습니다 조류 꽃 (부 영양) 및 병원체는 질병을 퍼뜨릴 수 있습니다.

생물학적 치료는 몇 가지 이유로 현대 폐수 관리의 린치 핀입니다.

• 효과적인 오염 물질 제거 : 효율적으로 제거됩니다 생화학 산소 수요 (바디) 생분해 성 유기물의 척도입니다.

• 영양소 제어 : 특별히 제거하도록 설계 될 수 있습니다 질소 (산소 고갈과 독성을 예방하기 위해) 및 인 (부 영양을 통제하기 위해).

• 비용 효율성 : 일반적으로 대규모 응용 분야를위한 순수한 화학적 또는 물리적 고급 치료 옵션보다 에너지 집약적이고 저렴합니다.

1.2.1 2 차 단계로서 생물학적 치료

폐수 처리는 일반적으로 일련의 단계에서 달성됩니다.

1. 1 차 치료 : 큰 탱크에서 중력을 사용하여 가장 무거운 고체 (TSS)를 해결하고 그리스 및 부유 물질을 제거하는 물리적 과정.

2. 이차 치료 : 이것은입니다 생물학적 치료 단계 . 1 차 정화기에서 흐르는 물은 여전히 ​​높은 수준의 용해 및 미세 콜로이드 유기물을 함유하고; 이 부하를 소비하기 위해 미생물이 도입됩니다.

3. 3 차/고급 치료 : 물이 안전하게 배출되거나 재사용되기 전에 여과, 소독 및 특정 오염 물질 또는 영양소의 진보 된 제거를 포함 할 수있는 최종 연마 단계.

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1.3 생물학적 과정의 개요

생물학적 폐수 처리 과정은 관련된 미생물의 산소 요구 사항에 따라 광범위하게 분류됩니다.

• 호기성 공정 : 이 시스템에는 필요합니다 용해 된 산소 (DO) 기능. 미생물은 산소를 사용하여 유기 오염 물질을 이산화탄소, 물 및 새로운 세포로 대사합니다. 이것은 B영형D 제거를위한 가장 일반적인 방법입니다. 예를 포함합니다 활성화 된 슬러지 그리고 습격 필터 .

• 혐기성 과정 : 이 시스템은에서 작동합니다 산소 부재 . 미생물은 유기물을 분해합니다 바이오 가스 (주로 메탄과 ${\text{공동}}_2$ ) 및 더 적은 양의 슬러지. 이들은 종종 고강도 산업 폐수 또는 호기성 공정에서 결과 슬러지를 처리하는 데 사용됩니다. 예는 다음과 같습니다 상향 플로우 혐기성 슬러지 담요 ( $\text{U에이SB}$ ) .

• 무산소 과정 : 이러한 프로세스입니다 산소가없는 그러나 미생물은 화학적으로 결합 된 산소를 사용합니다 (특히 질산염 또는 아질산염 이온) 분자 대신 ${\text{영형}}_2$ . 이것이 중요한 단계입니다 탈질 많은 고급 처리장에서 (질소 제거).

2. 생물학적 폐수 처리의 원리

생물학적 폐수 처리의 효능은 반응기 내에서 미세한 세계를 이해하고 제어하는 ​​데 달려있다. 이 섹션에서는 주요 생물학적 행위자와 그들이 운전하는 기본 생화학 적 과정에 대해 자세히 설명합니다.

2.1 미생물의 역할

건강한 생물학적 치료 시스템, 종종 es 혼합 주류 또는 바이오 매스 , 다양한 생태계입니다. 이 미생물 공동체의 집단적 목표는 유기 오염 물질 ( "음식")을 소비하여 에너지를 성장시키고 재생산하며 생성하는 것입니다.

2.1.1 박테리아

박테리아는 치료 과정의 작업자입니다. 그들은 대다수의 책임이 있습니다 $\text{바디}$ 제거 그리고 영양소 제거 . 그들은 정화기에 정착하는 데 중요한 플록 (작은 클러스터)을 형성합니다. 주요 그룹에는 이종 영양 박테리아 (탄소 화합물 소비) 및자가 영양 박테리아 (질산화)가 포함됩니다.

2.1.2 곰팡이

곰팡이는 일반적으로 덜 지배적이지만 특정 조건, 특히 치료 시스템에서 중요합니다. 낮은 $\text{ph}$ 또는 high-strength industrial wastes. While they contribute to organic degradation, excessive fungal growth can cause 벌킹 필라멘트 구조로 인해 (슬러지의 정착 불량).

2.1.3 원생 동물

원생 동물 및 기타 높은 유기체 (로티퍼와 같은)는 1 차 분해자가 아니지만 세련 폐수. 그들은 분산 된 박테리아와 미세 입자상 물질을 소비하여 더 명확한 최종 폐수에 기여하는 "클리너"역할을합니다. 그들의 존재와 다양성은 또한 건강과 안정성 생물학적 시스템의.

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2.2 생화학 적 반응

오염 물질의 제거는 미생물에 의해 사용되는 전자 수용체에 의해 분류 된 일련의 복잡한 생화학 적 반응을 통해 발생한다.

2.2.1 호기성 과정

이러한 반응은 존재하에 발생합니다 용존 산소 ( $\text{~하다}$ ) . 박테리아 사용 $\text{~하다}$ 유기물을 안정적이고 무해한 생성물로 전환시키는 최종 전자 수용체로서.

유기물 O2 → 박테리아 기음O2 시간2 O 새로운 세포

질화 , 2 단계 호기성 과정은 질소 제거의 핵심입니다.

1. 질화 : 암모니아 (암모니아) ${\text{NH}}_4^{}$ ) 아질산염으로 전환됩니다 ( ${\text{아니요}}_2^{-\; -}$ ).

2. 질화 : 아질산염 ( ${\text{아니요}}_2^{-\; -}$ ) 질산염으로 전환됩니다 ( ${\text{아니요}}_3^{-\; -}$ ).

2.2.2 혐기성 과정

이러한 반응은 완전한 부재에서 발생합니다 ${\text{O}}_2$ . 이 과정에는 복잡한 유기물을 바이오 가스 (주로 메탄 (메탄 ${\text{ch}}_4$ ) 그리고 ${\text{공동}}_2$ ), 에너지 원으로 사용할 수 있습니다. 주요 단계는 가수 분해, 산성 생성, 아세트 생성 및 마지막으로, 메타 생성 .

유기물 → 박테리아 ch4 CO2 새로운 세포 열

2.2.3 무산소 과정

이러한 반응은 때 발생합니다 $\text{~하다}$ 결석하지만 질산염 ( ${\text{아니요}}_3^{-\; -}$ ) 존재합니다. 특정 박테리아는 질산염 분자에 화학적으로 결합 된 산소를 이용하여 질산염을 무해한 것으로 줄입니다. 질소 가스 ( ${\text{N}}_2$ ) 대기로 방출됩니다. 이 과정이 호출됩니다 탈질 그리고 is essential for preventing nitrogen pollution.

질산염 유기물 → 박테리아 질소 가스 (N2) CO2 H2 O

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2.3 생물학적 치료에 영향을 미치는 요인

미생물 군집의 효율은 반응기 내의 조건에 매우 민감하다. 운영 제어는 최적의 범위 내에서 이러한 요소를 유지하는 데 중점을 둡니다.

2.3.1 온도

미생물 활동은 온도에 따라 최적의 지점까지 증가합니다 (일반적으로 $20-\; -35^{\circ }\text{C}$ 지방 자치 단체의 경우). 낮은 온도는 반응 속도를 늦추고 지나치게 높은 온도는 효소를 변성시켜 미생물을 죽일 수 있습니다.

2.3.2 $\text{ph}$

대부분의 미생물은 거의 중립적으로 번성합니다 $\text{ph}$ 범위 (일반적으로 $6.5-\; -7.5$ ). 극심한 $\text{ph}$ (산성 또는 기본)은 박테리아 성장을 억제하고 질화와 같은 중요한 과정을 중단 할 수 있습니다.

2.3.3 영양소 가용성

미생물은 성장하려면 균형 잡힌 식단이 필요합니다. 열쇠 다량 영양소 - 질소 (N) 그리고 인 (피) -must be available, often in the ratio of $\text{바디}:\text{N}:\text{피}$ 약 $100:5:1$ . 결핍은 폐기물을 치료하는 데 필요한 바이오 매스의 성장을 심각하게 제한 할 수 있습니다.

2.3.4 용존 산소 ( $\text{~하다}$ )

$\text{~하다}$ 레벨은 중요합니다 호기성 과정 (일반적으로 유지됩니다 $1-\; -3\text{mg/l}$ ), 불충분 한 산소가 불충분하므로 분해 과정이 느려집니다. 거꾸로, $\text{~하다}$ 엄격하게 제어되거나 결석해야합니다 혐기성 그리고 무산소 각 프로세스가 발생할 수있는 영역.

다음은 다음과 같습니다 세 번째 부분 당신의 기사의 생물학적 폐수 처리 과정의 유형 .

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3. 생물학적 폐수 처리 과정의 유형

생물학적 처리 시스템은 미생물 군집이 지속되는 방식과 산소 공급 여부에 의해 근본적으로 분류됩니다. 이러한 과정은 호기성 (산소가 필요), 혐기성 (산소 부족) 및 하이브리드 시스템으로 분류 할 수 있습니다.

3.1 호기성 처리 과정

호기성 공정은 미생물 대사를 유지하기 위해 산소의 지속적인 공급에 의존하는 가장 일반적인 유형의 이차 처리입니다. 유기물 제거에 매우 효과적입니다 (바디).

3.1.1 활성화 된 슬러지 공정

이것은 전 세계에서 가장 광범위한 호기성 시스템입니다. 그것은 폐수를 미생물 ( 활성화 된 슬러지 ). 미생물은 오염 물질을 소비하고 밀도가 높고 정착 가능한 미생물 덩어리 (에프locs)를 형성 한 다음 2 차 명확한에서 처리 된 물에서 분리됩니다. 이 슬러지의 일부는 고농도의 활성 바이오 매스를 유지하기 위해 폭기 탱크로 재활용됩니다.

3.1.2 스위팅 필터

습격 필터 (또는 생물학적 필터)는 폐수가 미디어 침대 (예 : 암석, 플라스틱)에 분포되는 고정 된 필름 시스템입니다. 에이 바이오 필름 (미생물 층)는 매체 표면에서 자랍니다. 폐수가 "속도"아래로, 바이오 필름의 미생물은 유기물을 흡수하고 저하시킵니다. 자연 공기 순환은 필요한 산소를 제공합니다.

3.1.3 회전 생물학적 접촉기 (RBC)

RBC는 수평 샤프트에 장착 된 크고 밀접하게 간격을두고 회전하는 디스크로 구성된 또 다른 고정 필름 시스템입니다. 디스크는 폐수에 부분적으로 침수됩니다. 디스크가 회전함에 따라, 그들은 번갈아 폐수 필름을 집어 들고 산소 전달을 위해 바이오 필름을 대기에 노출시킵니다.

3.1.4 폭기 된 석호

이들은 표면 에어레이터 또는 확산 된 공기 시스템을 사용하여 폐수 내의 미생물 집단에 산소를 제공하는 크고 얕은 분지입니다. 그들은 넓은 육상 면적이 필요하지만 운영하기가 더 간단하고 인구 밀도가 낮은 지역에 이상적입니다.

3.1.5 멤브레인 생물 반응기 (중BRS)

중BR은 기존의 활성화 된 슬러지 공정을 a와 결합합니다 막 여과 단위 (미세 여과 또는 한외 여과). 멤브레인은 고체를 분리하여 2 차 정화기의 필요성을 제거합니다. 이것은 훨씬 높은 농도의 바이오 매스를 허용합니다 (높은 $\text{srt}$ )), 매우 고품질 폐수를 생산하며 재사용 준비가됩니다.

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3.2 혐기성 처리 과정

혐기성 공정은 산소없이 작동하며 특히 고강도 폐수를 처리하거나 귀중한 에너지 원 (Biogas)을 생산하기 때문에 슬러지를 안정화시키는 데 특히 적합합니다.

3.2.1 혐기성 소화

이것은 주로 안정화에 사용됩니다 진흙 (바이오 솔리드) 호기성 처리에 의해 생성 된 (바이오 솔리드). 슬러지는 혐기성 박테리아가 유기 고체의 상당 부분을 바이오 가스로 전환시키는 밀봉 된 가열 탱크에 배치됩니다. ${\text{ch}}_4$ ). 이것은 슬러지 부피와 냄새를 줄입니다.

3.2.2 상향 유류 혐기성 슬러지 담요 ( $\text{U에이SB}$ ) 원자로

그만큼 $\text{U에이SB}$ 폐수가 미생물 과립 (슬러지)의 밀도가 높은 "담요"를 통해 위로 흐르는 고급 혐기성 시스템입니다. 유기물이 저하되면서 생성 된 바이오 가스는 과립이 순환시켜 바이오 매스와 폐수 사이에 탁월한 접촉을 만듭니다.

3.2.3 혐기성 필터

그만큼se 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.

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3.3 하이브리드 처리 프로세스

하이브리드 시스템은 기존 또는 다른 반응기 유형의 특징을 결합하여 특히 영양소 제거 및 공간 제약을위한 효율을 향상시킵니다.

3.3.1 시퀀싱 배치 반응기 ( $\text{SBRS}$ )

$\text{SBRS}$ 모든 처리 단계 (채우기, 반응, 정착, 드로우)에서 순차적으로 발생한다는 점에서 독특합니다. 단일 탱크 . 이들은주기 내에서 호기성, 무산소 및 혐기성 단계의 지속 시간을 제어하여 정확한 영양소 제거에 적응하기 쉽습니다.

3.3.2 통합 고정 필름 활성 슬러지 ( $\text{ifas}$ ) 시스템

$\text{ifas}$ 시스템은 활성 슬러지 (중단 성장) 및 고정 영화 기술의 하이브리드입니다. 바이오 필름 캐리어 (플라스틱 매체)는 활성 슬러지 통기 분지에 직접 추가됩니다. 이것은 높은 바이오 매스 농도를 허용하여 현탁 된 슬러지 시스템의 유연성을 유지하면서 느리게 성장하는 박테리아 (니트리포르와 같은)에 안정적인 환경을 제공합니다.

4. 생물학적 치료 시스템에 대한 설계 고려 사항

효과적이고 안정적인 생물학적 처리 공장을 설계하려면 폐수 특성에 대한 깊은 이해와 반응기 매개 변수의 신중한 교정이 필요합니다. 목표는 미생물이 오염 물질을 번성하고 효율적으로 제거 할 수있는 최적의 환경을 조성하는 것입니다.

4.1 폐수 특성

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

4.1.1 $\text{바디}$ (생화학 산소 수요)

$\text{바디}$ 미생물이 특정 시간에 걸쳐 물의 유기물을 분해하기 위해 미생물에 의해 요구되는 산소의 양입니다 (보통 5 일, ${\text{바디}}_5$ ). 그것은입니다 기본 설계 매개 변수 생물학적 반응기의 크기를 사용하는 데 사용되며, 미생물 모집단이 소비 해야하는 유기 부하의 양을 지시합니다.

4.1.2 $\text{대구}$ (화학 산소 수요)

$\text{대구}$ 화학적으로 산화하는 데 필요한 산소의 양입니다 모두 또는ganic and inorganic matter. It measures both biodegradable and non-biodegradable components. The $\text{바디}/\text{대구}$ 비율이 중요합니다 : 높은 비율 (예 :> 0.5)은 폐기물이 매우 높음을 나타냅니다. 생분해 성 그리고 well-suited for biological treatment.

4.1.3 $\text{TSS}$ (총 중단 된 고형물)

$\text{TSS}$ 서스펜션으로 유지되는 고체를 나타냅니다. 높은 $\text{TSS}$ 보다 광범위한 일차 치료를 필요로하고 생물학적 슬러지 (바이오 솔리드)의 관리에 영향을 줄 수 있습니다. 좋은 정착 $\text{TSS}$ 깨끗한 폐수를 생산하는 데 중요합니다.

4.1.4 영양소 (질소 및 인)

그만큼 concentration of 질소 ( $\text{N}$ ) 그리고 인 ( $\text{피}$ ) 두 가지 이유로 중요합니다.

1. 미생물 건강 : 적절한 $\text{N}$ 그리고 $\text{피}$ 바이오 매스 성장에 필요합니다 ( $100:\text{바디}:5:\text{N}:1:\text{피}$ 비율).

2. 폐수 품질 : 이러한 영양소가 많은 양으로 존재하는 경우 시스템은 특별히 설계되어야합니다. 영양소 제거 (질화/탈질 및 강화 된 생물학적 인 제거, $\text{EBPR}$ ) 물을받는 물에서 부영양화를 방지하기 위해.

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4.2 프로세스 선택 기준

올바른 생물학적 과정을 선택하는 것은 몇 가지 요인에 따라 다릅니다.

• 폐수 강도 : 고강도 (높은 $\text{대구}/\text{바디}$ ) 산업 폐기물은 종종 호의를 얻습니다 혐기성 processes 바이오 가스 생산에 이어 연마. 저지대 강도 시립 폐기물은 일반적으로 사용됩니다 호기성 활성 슬러지 .

• 폐수 요구 사항 : 엄격한 배출 제한 (특히 영양소의 경우)과 같은 복잡한 시스템을 요구합니다. $\text{중BRS}$ 또는 multi-stage processes ( $\text{SBRS}$ , 다단 단계 활성 슬러지).

• 토지 가용성 : 공간으로 제한된 위치에는 종종 고위급의 소형 기술이 필요합니다 $\text{중BRS}$ 또는 $\text{ifas}$ , 석호는 땅이 싸고 풍부한 곳에 적합합니다.

• 운영 비용 : 호기성 공정은 폭기에 대한 높은 에너지 입력이 필요하지만 혐기성 공정은 에너지 (바이오 가스)를 생성하여 장기 비용에 영향을 미칩니다.

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4.3 반응기 설계 매개 변수

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

4.3.1 유압 유지 시간 ( $\text{HRT}$ )

$\text{HRT}$ 물 단위가 반응기 내부에 남아있는 평균 시간입니다.

더 길다 $\text{HRT}$ 미생물과 오염 물질 사이에 더 많은 접촉 시간을 제공하지만 더 큰 탱크 크기가 필요합니다.

4.3.2 고체 보유 시간 ( $\text{srt}$ )

$\text{srt}$ (또한 호출 $\text{mcrt}$ 또는 Sludge Retention Time) is the average time the 미생물 (solids) 시스템에서 활성 상태를 유지하십시오.

$\text{srt}$ 입니다 가장 중요한 제어 매개 변수 생물학적 활동을 위해. 을 따라 $\text{srt}$ (예 : $10-\; -30$ 날)은 느리게 성장하는 유기체를 배양해야합니다 질화제 질소 제거를 위해.

4.3.3 음식 대 마이 크로 유기 (중icro또는ganism) ( $\text{에프}/\text{중}$ ) 비율

그만큼 $\text{에프}/\text{중}$ 비율은 일일 유기 부하입니다 (식품, 측정 $\text{바디}$ 또는 $\text{대구}$ ) 미생물의 단위 질량 당 공급 ( $\text{중}$ , 혼합 주류 휘발성 부유 고체 또는 $\text{중LVS}$ ) 반응기에서.

• A 높은 $\text{에프}/\text{중}$ (예 : > 0.5 $\text{kg}\text{바디}/\text{kg}\text{중LVS}\cdot \text{디}$ )는 미생물이 "배가 고프다"는 것을 의미하고 물을 빨리 처리하지만 슬러지는 제대로 정착합니다.

• A 낮은 $\text{에프}/\text{중}$ (예 : < 0.1 $\text{kg}\text{바디}/\text{kg}\text{중LVS}\cdot \text{디}$ )는 더 오래되고 잘 정착 된 슬러지를 초래하지만 더 큰 탱크가 필요하며 느리게됩니다.

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4.4 슬러지 관리

모든 생물학적 과정이 생성됩니다 초과 바이오 매스 (슬러지) 시스템에서 제거해야합니다. 이 슬러지는 종종 있습니다 $95-\; -99\%$ 물은 농축 오염 물질을 함유하여 처리 문제가됩니다. 슬러지 처리 (두껍게, 탈수 및 종종 혐기성 digestion )은 전체 폐수 관리의 결정적인 고가의 구성 요소로, 최종 처분 전에 재료를 안정화시키고 양을 줄이기 위해 (예 : 토지 응용 또는 매립).

5. 생물학적 폐수 처리의 적용

생물학적 치료는 대도시 지역에서 전문 산업 시설에 이르기까지 다양한 출처에서 폐수를 처리하는 데 필수적인 적응력이 뛰어난 기술입니다.

5.1 시립 폐수 처리

주로 주거용 주택, 상업 기업 및 기관에서 공급되는 시립 폐수는 생물학적 치료를위한 고전적인 응용 프로그램입니다.

• 형질: 일반적으로 중간 강도 유기 부하가 포함됩니다 ( $\text{바디}$ 그리고 $\text{대구}$ ), 높은 수준의 현탁 된 고체 ( $\text{TSS}$ ) 및 상당한 양의 영양소 (질소 및 인).

• 사용 된 프로세스 : 그만큼 standard treatment train relies heavily on 활성화 된 슬러지 Processes (종종 수정 생물학적 영양소 제거 또는 $\text{BNR}$ ) 그리고 때로는 고정 필름 시스템과 같은 습격 필터 또는 $\text{RBC}$ . 주요 목표는 공공 수로를 보호하기 위해 엄격한 배출 기준을 충족하는 것입니다.

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5.2 산업 폐수 처리

산업 폐수는 도시 하수보다 구성과 농도가 훨씬 다양하며, 종종 맞춤형 생물학적 솔루션이 필요한 독특한 과제를 제시합니다.

5.2.1 식음료 산업

• 형질: 높은 유기 부하 (설탕, 지방, 전분) 및 종종 고온.

• 사용 된 프로세스 : 혐기성 시스템 좋다 $\text{U에이SB}$ 원자로는 먼저 최고를 처리하기 위해 먼저 사용됩니다 $\text{대구}$ 그리고 generate valuable 바이오 가스 ( ${\text{ch}}_4$ ) . 이어서 일반적으로 소형 에어로빅 시스템이 이어집니다 ( $\text{중BR}$ 또는 $\text{활성화 된 슬러지}$ ) 최종 연마를 위해.

5.2.2 펄프 및 제지 산업

• 형질: 높은 부피, 색 및 천천히 생분해 성 리그닌 화합물.

• 사용 된 프로세스 : 다음과 같은 대규모 시스템 폭기 된 석호 또는 high-rate activated sludge are common due to the massive flow rates. Specialized fungal or bacterial strains may be needed for color and persistent compound removal.

5.2.3 화학 산업

• 형질: 표준 미생물 활동을 억제 할 수있는 특정 독성 또는 비 전통적인 오염 물질 (재고 유기물, 중금속)이 포함되어 있습니다.

• 사용 된 프로세스 : 치료는 종종 전문적이고 강력한 생물 반응기 또는 여러 단계가 필요하며 때로는 생체 조정 (특별히 선택된 미생물 배양 추가) 또는 고급 방법과의 커플 링 고급 산화 공정 ( $\text{AOPS}$ ) 생물학적 단계 전후.

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5.3 농업 폐수 처리

여기에는 농장의 유출 및 특히 집중 동물 수유 작업의 폐수가 포함됩니다 ( $\text{CAFOS}$ ) 또는 분뇨.

• 형질: 매우 높은 농도의 $\text{바디}$ , $\text{TSS}$ , 병원체, 특히 영양소.

• 사용 된 프로세스 : 치료에는 안감 된 석호, 그 뒤에 혐기성 소화 (부피를 줄이고 에너지를 생산하기 위해) 및 토지 적용 또는 배출 전 영양소 및 병원체 제거에 대한 후속 호기성 치료가 포함됩니다.

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5.4 현장 폐수 처리

생물학적 방법은 중앙 집중식 도시 시스템에 접근 할 수없는 지역에서 하수를 처리하는 데 필수적입니다.

• 정화조 : 물리적으로 물리적이지만, 정화조의 슬러지 층은 천천히 혐기성 소화를 겪습니다.

• 소규모 식물 : 컴팩트 한 시스템 $\text{SBRS}$ 또는 package $\text{중BRs}$ 개별 학교, 병원, 주택 개발 또는 원격 산업 현장에 사용되며 작은 발자국에 고품질 폐수를 제공합니다.

다음은 다음과 같습니다 여섯 번째 부분 당신의 기사의 생물학적 치료의 장점과 단점 .

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6. 생물학적 치료의 장점과 단점

생물학적 과정은 현대 폐수 관리의 중추를 형성하지만 신중한 설계 및 운영을 통해 관리 해야하는 특정 제한 사항이 적용됩니다.

6.1 장점

생물학적 치료는 순전히 물리적 또는 화학적 대안에 대한 강력한 이점을 제공합니다.

6.1.1 효과적인 오염 물질 제거

생물학적 시스템은 제거에 매우 효율적입니다 또는ganic $\text{바디}$ 그리고 $\text{대구}$ 폐수에서 종종 달성합니다 $90\%$ -제거율. 또한 대규모에 대한 가장 실용적이고 비용 효율적인 수단입니다. 생물학적 영양소 제거 ( $\text{BNR}$ ) , 과도한 질소와 인으로 인한 부 영양으로부터 민감한 수로를 보호하는 데 필수적입니다.

6.1.2 비용 효율성

일단 건설되면 생물학적 공정의 운영 비용은 일반적으로 화학 처리 비용보다 낮습니다. 에어로빅 시스템은 폭기를 위해 상당한 에너지가 필요하지만, 이는 종종 비 생물학적 방법에 필요한 화학적 응집제 또는 침전제에 필요한 높은 비용과 연속 공급에 의해 상쇄된다. 혐기성 시스템 할 수도 있습니다 순 에너지 생산자 바이오 가스의 세대와 사용을 통해 ( ${\text{ch}}_4$ ).

6.1.3 환경 친화적

생물학적 치료는 근본적으로 자연 과정을 포함하여 오염 물질을 안정적인 비 독성 생성물로 전환합니다 ( ${\text{공동}}_2$ , ${\text{H}}_2\text{O}$ , 바이오 매스). 결과 바이오 솔리드 (슬러지) 종종 토양 개정안으로 취급되고 안전하게 재사용 될 수 있으며 폐기물 관리에 대한 순환 경제 접근법을 촉진합니다.

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6.2 단점

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

6.2.1 독성 물질에 대한 민감도

미생물은 살아있는 세포이며 갑작스런 입력에 의해 쉽게 억제되거나 죽을 수 있습니다. 독성 산업 화학 물질 , 중금속, 높은 $\text{ph}$ (산 또는 염기) 또는 높은 염 농도. "충격 하중"은 시스템의 바이오 매스를 닦아 내고 인구가 회복되고 치료 품질이 필요합니다.

6.2.2 프로세스 불안정성

생물학적 시스템은 미생물 건강과 관련된 불안정성 문제로 어려움을 겪을 수 있습니다. 진흙 bulking 또는 거품 .

• 벌킹 필라멘트 박테리아가 과도하게 자라면서 슬러지 플록이 정화기에 제대로 침전되는 것을 방지하여 높이가 높아집니다. $\text{TSS}$ 최종 폐수에서.

• 거품 종종 특정 유형의 박테리아로 인해 발생하며 폭기 탱크 표면의 작동 문제와 안전 위험을 초래할 수 있습니다.

6.2.3 슬러지 생산

그만큼 fundamental goal of biological treatment is to convert dissolved pollutants into solid biomass (sludge). This necessary conversion creates the ongoing challenge and cost of 진흙 management (탈수, 안정화 및 처리). 슬러지 취급 비용이 설명 할 수 있습니다 $30\%\text{에게}50\%$ 폐수 처리 공장의 총 운영 예산.

7. 최근의 발전과 혁신

그만큼 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 고급 산화 공정 ( $\text{AOPS}$ )

$\text{AOPS}$ 엄격하게 생물학적이지는 않지만 점점 더 많이 사용됩니다 협력 관계 생물학적 시스템으로. 그들은 하이드 록실 라디칼 ( $\cdot \text{오}$ ) 비 생분해성 (recalcitrant 또는 micropollutant) 인 유기 오염 물질을 빠르게 산화시키고 파괴합니다.

• 애플리케이션: $\text{AOPS}$ a로 사용됩니다 전처리 독성 화합물을 분해하거나 미생물에 접근 할 수 있도록하거나 치료 후 (3 차 단계) 의약품과 살충제의 흔적을 제거하여 폐수를 닦아냅니다.

7.2 생체 구조 및 생물 자극

그만큼se techniques focus on actively managing the microbial population:

• 생체 조정: 포함 특별히 선택된 비 천연 미생물 배양의 추가 반응기에. 이것은 일반적으로 천연 바이오 매스가 처리 할 수없는 특정적이고 복잡한 산업 오염 물질을 저하시킬 수있는 유기체를 도입하기 위해 수행됩니다.

• 생물 자극 : 포함됩니다 반응기 환경 최적화 (예 : 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 세분화 된 슬러지 기술

이 혁신은 주로 활용되는 시스템 효율성 및 발자국 감소의 주요 도약을 제공합니다. 호기성 세포 슬러지 ( $\text{AGS}$ ) 시스템.

• 원칙: 전통적인 활성화 된 슬러지 플록을 형성하는 대신 바이오 매스는 자발적으로 밀도가 높고 작고 구형으로 구성됩니다. 과립 . 이 과립은 단일 반응기에서 탄소, 질소 및 인을 동시에 제거 할 수있는 별개의 구역 (호기성 외관, 무산소/혐기성 내부)을 갖는다.

• 이점: 바이오 매스 농도가 훨씬 높아지고 별도의 정화기의 필요성을 제거하여 식물 발자국을 최대로 줄입니다. $75\%$ .

7.4 미생물의 유전자 공학

여전히 연구 및 파일럿 단계에서 여전히 유전자 공학은 엄청난 약속을 가지고 있습니다. 과학자들은 다음과 같은 방법을 조사하고 있습니다.

• 저하 향상 : 지속적인 유기 오염 물질의 파괴를 가속화하기 위해 미생물을 수정하십시오. $\text{피OPs}$ ).

• 효율성 향상 : 엔지니어 유기체는 다중 반응 (예 : 동시 질화 및 탈질)을보다 효과적으로 또는 자연 인구를 억제하는 독성 상태를 견딜 수있는 엔지니어 유기체입니다.