1. IntroD.ucere în tratamentul biologic al apelsau uzate

1.1 C.e este tratamentul biologic D.e ape uzate?

Tratamentul biologic al apelsau uzate este o tehnologie care valsauifică puterea Microsauganisme -Prim bacteria - pentru a consuma și a descompune poluanții sauganici, nutrienții (cum ar fi azotul și fosfsauul) și alți contaminanți găsite în apele uzate. În esență, este o versiune controlată, accelerată a procesului de aula-purificare a naturii.

Scopul fundamental este transfsaumarea substanțelsau dăunătoare, dizolvate și coloidale (care contribuie la Bod și CoD) în produse secundare inofensive, cum ar fi dioxidul de carbon, apa și noua biomasă microbiană (nămol) Oceastă metodă este vitală, deoarece este cea mai eficientă și adesea cea mai eficientă modalitate de a elimina cea mai mare parte a sarcinii organice înainte de returnarea apei în mediu.

---

1.2 Importanța tratamentului biologic în gestionarea apelor uzate

Descărcarea necontrolată a apelor uzate prezintă riscuri severe pentru sănătatea publică și ecosistemele acvatice. Concentrația mare a materiei organice se epuizează Oxigen dizolvat În primirea apelor, care duce la moartea peștilor și a altor vieți acvatice. În plus, excesul de nutrienți pot provoca masiv Olgal înflorește (eutrofizarea) și agenții patogeni pot răspândi boala.

Tratamentul biologic este linia de gestionare a apelor uzate moderne din mai multe motive:

• Eliminarea eficientă a poluanților: Îndepărtează eficient Cerere biochimică de oxigen (Bod) , care este măsura materiei organice biodegradabile.

• Controlul nutrienților: Poate fi conceput special pentru a elimina azot (pentru a preveni epuizarea și toxicitatea oxigenului) și fosfor (Pentru a controla eutrofizarea)

• Eficiența costurilor: În general, este mai puțin intensiv în energie și mai puțin costisitor decât opțiunile de tratament avansate pur chimice sau fizice pentru aplicații la scară largă.

1.2.1 Tratamentul biologic ca etapă secundară

Tratarea apelor uzate este de obicei obținută într -o secvență de etape:

1. Tratament primar: Un proces fizic în care gravitația este folosită în rezervoarele mari pentru a stabili cele mai grele solide (TSS) și a scăpa de grăsime și material plutitor.

2. Tratament secundar: Acesta este stadiul de tratament biologic . Apa care curge din clarificatoare primare conține încă niveluri ridicate de materie organică coloidală dizolvată și fină; Microorganismele sunt introduse pentru a consuma această sarcină.

3. Tratament terțiar/avansat: O etapă finală de lustruire care poate include filtrarea, dezinfectarea și îndepărtarea avansată a contaminanților sau nutrienților specifici înainte ca apa să fie descărcată sau reutilizată în siguranță.

---

1.3 Prezentare generală a proceselor biologice

Procesele biologice de tratare a apelor uzate sunt clasificate pe scară largă pe baza cerințelor de oxigen ale microorganismelor implicate:

• Procese aerobice: Aceste sisteme necesită Oxigen dizolvat (DO) a funcționa. Microorganismele folosesc oxigenul pentru a metaboliza poluanții organici în dioxid de carbon, apă și celule noi. Aceasta este cea mai frecventă metodă pentru îndepărtarea Bod. Exemple includ Nămol activat şi Filtrele trântite .

• Procese anaerobe: Aceste sisteme funcționează în absența oxigenului . Microorganismele descompun materia organică în Biogaz (în primul rând metan și ${\text{Co}}_2$ ) și un volum mai mic de nămol. Acestea sunt adesea utilizate pentru apele uzate industriale de înaltă rezistență sau pentru tratarea nămolului rezultat din procesele aerobe. Un exemplu este Pătură de nămol anaerob în upscăzut ( $\text{UASB}$ ) .

• Procese Anoxice: Aceste procese sunt fără oxigen , dar microorganismele utilizează oxigen legat chimic (în special din nitrat or nitrit ioni) în loc de molecular ${\text{O}}_2$ . Acesta este pasul crucial pentru Denitrificare (eliminarea azotului) în multe stații de tratament avansate.

2. Principiile tratării biologice a apelor uzate

Eficacitatea tratării biologice a apelor uzate se balansează în întregime pe înțelegerea și controlul lumii microscopice din reactor. Această secțiune detaliază principalii actori biologici și procesele biochimice fundamentale pe care le conduc.

2.1 Rolul microorganismelor

Un sistem de tratament biologic sănătos, adesea denumit lichior mixt or Biomasă , este un ecosistem divers. Scopul colectiv al acestei comunități microbiene este de a consuma poluanții organici („alimentele”) pentru a crește, reproduce și genera energie.

2.1.1 Bacterii

Bacteriile sunt casele de lucru ale procesului de tratament. Ei sunt responsabili pentru marea majoritate a $\text{Bod}$ îndepărtare şi Eliminarea nutrienților . Acestea formează flocuri (ciorchine mici) care sunt cruciale pentru stabilirea clarificatorilor. Grupurile cheie includ bacterii heterotrofice (consumă compuși de carbon) și bacterii autotrofice (efectuarea nitrificării)

2.1.2 Ciuperci

Ciupercile sunt în general mai puțin dominante, dar devin importante în anumite condiții, în special în tratarea sistemelor scăzut $\text{ph}$ sau deșeuri industriale de înaltă rezistență. În timp ce contribuie la degradarea organică, o creștere excesivă a ciupercilor poate provoca Bulking (decontare slabă a nămolului) datorită structurii lor filamentoase.

2.1.3 Protozoare

Protozoarele și alte organisme superioare (precum rotiferele) nu sunt degraderi primari, ci au un rol crucial în lustruire efluentul. Aceștia consumă bacterii dispersate și particule fine, acționând ca „curățători” care contribuie la un efluent final mai clar. Prezența și diversitatea lor sunt, de asemenea, indicatori cheie ai sănătate și stabilitate a sistemului biologic.

---

2.2 Reacții biochimice

Îndepărtarea poluanților are loc printr -o secvență de reacții biochimice complexe, clasificate de acceptorul de electroni utilizat de microorganisme.

2.2.1 Procese aerobe

Aceste reacții apar în prezența Oxigen dizolvat ( $\text{DO}$ ) . Bacteriile folosesc $\text{DO}$ ca acceptor final de electroni pentru a converti materie organică în produse stabile, inofensive.

Materie organică O2 → bacterii Co2 H2 o Celule noi

Nitrificare , un proces aerob în două etape, este esențial pentru îndepărtarea azotului:

1. Nitritare: Amoniac ( ${\text{NH}}_4^{}$ ) este transformat în nitrit ( ${\text{NU}}_2^{-}$ )

2. Nitration: Nitrit ( ${\text{NU}}_2^{-}$ ) este transformat în azotat ( ${\text{NU}}_3^{-}$ )

2.2.2 Procese anaerobe

Aceste reacții apar în absența completă a ${\text{O}}_2$ . Procesul implică mai mulți pași pentru a converti materii organice complexe în Biogaz (în primul rând metan ( ${\text{CH}}_4$ ) şi ${\text{CO}}_2$ ), care poate fi utilizat ca sursă de energie. Principalele faze sunt hidroliza, acidogeneza, acetogeneza și, în final,, Metanogeneză .

Materie organică → Bacterii CH4 CO2 celule noi

2.2.3 Procese anoxice

Aceste reacții apar când $\text{DO}$ este absent, dar Nitrat ( ${\text{NU}}_3^{-}$ ) este prezent. Anumite bacterii utilizează oxigenul legat chimic în molecula de nitrați, reducând azotatul la inofensiv gaze de azot ( ${\text{N}}_2$ ) care este eliberat în atmosferă. Acest proces se numește Denitrificare şi is essential for preventing nitrogen pollution.

Materie organică de nitrat → Bacterii Gaz de azot (N2) CO2 H2 O

---

2.3 Factori care afectează tratamentul biologic

Eficiența comunității microbiene este extrem de sensibilă la condițiile din reactor. Controlul operațional se concentrează pe menținerea acestor factori în intervale optime.

2.3.1 Temperatură

Activitatea microbiană crește odată cu temperatura până la un punct optim (de obicei $20-35^{\circ }\text{C}$ pentru plantele municipale). Temperaturile mai scăzute încetinesc ratele de reacție, în timp ce temperaturile excesiv de ridicate pot denatura enzime, ucigând microbii.

2.3.2 $\text{ph}$

Majoritatea microorganismelor prosperă într-un aproape neutru $\text{ph}$ interval (de obicei $6.5-7.5$ ) Extrem $\text{ph}$ (acid sau de bază) poate inhiba creșterea bacteriană și poate opri procesele critice precum nitrificarea.

2.3.3 Disponibilitatea nutrienților

Microorganismele au nevoie de o dietă echilibrată pentru a crește. Cheie macronutrienți — Azot (N) şi Fosfor (P) —Must să fii disponibil, adesea în raport $\text{Bod}:\text{N}:\text{P}$ de aproximativ $100:5:1$ . Deficiența poate limita grav creșterea biomasei necesară pentru tratarea deșeurilor.

2.3.4 Oxigen dizolvat ( $\text{DO}$ )

$\text{DO}$ nivelurile sunt critice pentru procese aerobice (de obicei întreținut la $1-3\text{mg/l}$ ), ca oxigen insuficient va încetini procesul de degradare. Invers, $\text{DO}$ trebuie să fie strict controlat sau absent în anaerob şi anoxic zone pentru ca aceste procese respective să apară.

Iată conținutul proiectului pentru a treia parte a articolului dvs., concentrându -vă pe Tipuri de procese biologice de tratare a apelor uzate .

---

3. Tipuri de procese biologice de tratare a apelor uzate

Sistemele de tratament biologic sunt clasificate fundamental prin modul în care comunitatea microbiană este susținută și dacă este furnizat oxigenul. Aceste procese pot fi grupate în aerobic (care necesită oxigen), anaerobe (lipsite de oxigen) și sisteme hibride.

3.1 Procese de tratament aerobic

Procesele aerobe sunt cel mai frecvent tip de tratament secundar, bazându -se pe furnizarea continuă de oxigen pentru a menține metabolismul microbian. Sunt extrem de eficiente la eliminarea materiei organice (Bod).

3.1.1 Procesul de nămol activat

Acesta este cel mai răspândit sistem aerob la nivel global. Implică introducerea apelor uzate într -un rezervor aerat care conține o suspensie de microorganisme ( Nămol activat ) Microbii consumă poluanții, formează aglomerații microbiene dense, stabilite (FLOC) și sunt apoi separați de apa tratată într -un clarificator secundar. O parte din acest nămol este reciclat înapoi la rezervorul de aerare pentru a menține o concentrație mare de biomasă activă.

3.1.2 Filtrele trântite

Filtrele de trucuri (sau filtrele biologice) sunt sisteme cu film fix unde apele uzate sunt distribuite pe un pat de suport (de exemplu, roci, plastic). O Biofilm (Un strat de microorganisme) crește pe suprafața media. Pe măsură ce apele uzate „se trântește”, microbii din biofilm absoarbe și degradează materia organică. Circulația naturală a aerului asigură oxigenul necesar.

3.1.3 Contactori biologici rotativi (RBC)

RBC-urile sunt un alt sistem cu film fix, format din discuri mari, strâns distanțate, rotative, montate pe un arbore orizontal. Discurile sunt parțial scufundate în apele uzate. Pe măsură ce discurile se rotesc, ele ridică alternativ un film de ape uzate și apoi expun biofilmul la atmosferă pentru transferul de oxigen.

3.1.4 Lagoane aerate

Acestea sunt bazine mari, superficiale, care folosesc aeratoare de suprafață sau sisteme de aer difuzate pentru a furniza oxigen populației microbiene din apele uzate. Acestea necesită o suprafață mare de teren, dar sunt mai simple de operat și ideal pentru zonele cu o densitate mai mică a populației.

3.1.5 Bioreactori cu membrană (Mbr)

MBR -urile combină un proces convențional de nămol activat cu un Filtrarea membranei unitate (microfiltrare sau ultrafiltrare). Membranele separă solidele, eliminând necesitatea unui clarificator secundar. Acest lucru permite o concentrație mult mai mare de biomasă (mare $\text{Srt}$ ) și produce efluent excepțional de înaltă calitate, gata de reutilizare.

---

3.2 Procese de tratament anaerobe

Procesele anaerobe funcționează fără oxigen și sunt potrivite în special pentru tratarea apelor uzate de înaltă rezistență sau pentru stabilizarea nămolului, deoarece produc o sursă de energie valoroasă-Biogas.

3.2.1 Digestie anaerobă

Acest lucru este utilizat în principal pentru stabilizarea Nămol (biosolide) generate de tratamentul aerob. Nămolul este plasat în rezervoare sigilate, încălzite, unde bacteriile anaerobe transformă o porțiune semnificativă din solidele organice în biogaz ( ${\text{CH}}_4$ ) Aceasta reduce volumul și mirosul nămolului.

3.2.2 pătură de nămol anaerob în uplow ( $\text{UASB}$ ) Reactoare

$\text{UASB}$ este un sistem anaerob de mare rată, unde apele uzate curg în sus printr-o „pătură” densă de granule microbiene (nămol). Pe măsură ce materia organică este degradată, biogazul produs determină circulația granulelor, creând un contact excelent între biomasă și apele uzate.

3.2.3 Filtre anaerobe

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 Procese de tratament hibrid

Sistemele hibride combină caracteristicile tipurilor de reactor convenționale sau diferite pentru a spori eficiența, în special pentru eliminarea nutrienților și constrângerile spațiale.

3.3.1 Secvențarea reactoarelor de lot ( $\text{SBRS}$ )

$\text{SBRS}$ sunt unice prin faptul că toate etapele de tratament (umpleți, reacționează, așezați -vă, desenați) apar secvențial într -un rezervor unic . Sunt extrem de flexibile și ușor de adaptat pentru îndepărtarea precisă a nutrienților prin controlul duratei fazelor aerobe, anoxice și anaerobe în cadrul ciclului.

3.3.2 Nămolul activat cu film fixat integrat ( $\text{Ifas}$ ) Sisteme

$\text{Ifas}$ Sistemele sunt un hibrid de nămol activat (creștere suspendată) și tehnologie cu film fix. Transportatorii de biofilm (medii de plastic) sunt adăugați direct în bazinul de aerare a nămolului activat. Aceasta permite o concentrație ridicată de biomasă, oferind un mediu stabil pentru bacteriile cu creștere lentă (precum nitrifierii), menținând în același timp flexibilitatea sistemului de nămol suspendat.

4. Considerații de proiectare pentru sistemele de tratament biologic

Proiectarea unei stații de tratare biologică eficientă și stabilă necesită o înțelegere profundă a caracteristicilor apelor uzate și o calibrare atentă a parametrilor reactorului. Scopul este de a crea mediul optim pentru ca microorganismele să prospere și să elimine eficient poluanții.

4.1 Caracteristicile apelor uzate

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

4.1.1 $\text{Bod}$ (Cerere biochimică de oxigen)

$\text{Bod}$ este cantitatea de oxigen cerută de microorganisme pentru a descompune materia organică din apă într -un anumit timp (de obicei cinci zile, ${\text{Bod}}_5$ ) Este Parametrul de proiectare primară Folosit pentru a dimensiona reactorul biologic, deoarece dictează cantitatea de încărcare organică pe care trebuie să o consume populația microbiană.

4.1.2 $\text{COD}$ (Cerere chimică de oxigen)

$\text{COD}$ este cantitatea de oxigen necesară pentru oxidarea chimică toate Materie organică și anorganică. Măsoară atât componente biodegradabile, cât și non-biodegradabile. $\text{Bod}/\text{COD}$ Raportul este important: un raport ridicat (de exemplu,> 0,5) indică faptul că deșeurile sunt extrem de Biodegradabil şi well-suited for biological treatment.

4.1.3 $\text{TSS}$ (Solide totale suspendate)

$\text{TSS}$ reprezintă solidele care sunt ținute în suspensie. Ridicat $\text{TSS}$ poate necesita un tratament primar mai extins și afectează gestionarea nămolului biologic (biosolide). Bun decontare a $\text{TSS}$ este esențial pentru producerea de efluent curat.

4.1.4 nutrienți (azot și fosfor)

concentration of Azot ( $\text{N}$ ) şi Fosfor ( $\text{P}$ ) este esențial din două motive:

1. Sănătate microbiană: Adecvat $\text{N}$ şi $\text{P}$ sunt necesare pentru creșterea biomasei ( $100:\text{Bod}:5:\text{N}:1:\text{P}$ raport).

2. Calitatea efluenților: Dacă acești nutrienți sunt prezenți în cantități mari, sistemul trebuie să fie conceput special pentru Eliminarea nutrienților (Nitrificare/denitrificare și eliminare îmbunătățită a fosforului, $\text{EBPR}$ ) pentru a preveni eutrofizarea în apele primitoare.

---

4.2 Criterii de selecție a procesului

Alegerea procesului biologic corect depinde de mai mulți factori:

• Puterea apelor uzate: Rezistență ridicată (înaltă $\text{COD}/\text{Bod}$ ) deșeurile industriale favorizează adesea anaerob processes pentru producția de biogaz, urmată de lustruire. Deșeurile municipale cu rezistență redusă până la medie folosesc de obicei Nămol activat aerob .

• Cerințe de efluent: Limite stricte de descărcare (în special pentru nutrienți) solicită sisteme complexe precum $\text{MBRS}$ sau procese cu mai multe etape ( $\text{SBRS}$ , nămol activat în mai multe etape).

• Disponibilitatea terenurilor: Locațiile constrânse în spațiu necesită adesea tehnologii compacte, de înaltă rată, precum $\text{MBRS}$ or $\text{Ifas}$ , în timp ce lagunele sunt potrivite acolo unde pământul este ieftin și abundent.

• Costuri de exploatare: Procesele aerobe necesită aport energetic ridicat pentru aerare, în timp ce procesele anaerobe generează energie (biogaz), influențând costurile pe termen lung.

---

4.3 Parametri de proiectare a reactorului

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

4.3.1 Timp de retenție hidraulică ( $\text{HRT}$ )

$\text{HRT}$ este timpul mediu o unitate de apă rămâne în interiorul reactorului.

A mai lung $\text{HRT}$ Oferă mai mult timp de contact între microorganisme și poluanți, dar necesită o dimensiune mai mare a rezervorului.

4.3.2 Timp de retenție solid ( $\text{Srt}$ )

$\text{Srt}$ (numit și $\text{Mcrt}$ sau timpul de retenție a nămolului) este timpul mediu Microsauganisme (solids) rămâne activ în sistem.

$\text{Srt}$ este Cel mai important parametru de control pentru activitate biologică. Un lung $\text{Srt}$ (de exemplu, $10-30$ zile) este necesar pentru a cultiva organisme cu creștere lentă ca nitrifieri pentru îndepărtarea azotului.

4.3.3 Food-to-microorganism ( $\text{F}/\text{M}$ ) Raport

$\text{F}/\text{M}$ raportul este încărcarea organică zilnică (alimente, măsurată ca $\text{Bod}$ or $\text{COD}$ ) furnizat pe unitatea de masă de microorganisme ( $\text{M}$ , măsurate ca solide suspendate volatile cu lichior mixt sau $\text{MLVSS}$ ) în reactor.

• A ridicat $\text{F}/\text{M}$ (de exemplu, > 0.5 $\text{kg}\text{Bod}/\text{kg}\text{MLVSS}\cdot \text{d}$ ) înseamnă că microbii sunt „foame” și tratează rapid apa, dar nămolul se așază prost.

• A scăzut $\text{F}/\text{M}$ (de exemplu, < 0.1 $\text{kg}\text{Bod}/\text{kg}\text{MLVSS}\cdot \text{d}$ ) rezultă nămol mai vechi, bine stabilit, dar necesită un rezervor mai mare și este mai lent.

---

4.4 Managementul nămolului

Toate procesele biologice produc exces de biomasă (nămol) care trebuie eliminat din sistem. Acest nămol este adesea $95-99\%$ apă, dar conține poluanții concentrați, ceea ce o face o provocare de eliminare. Tratament cu nămol (îngroșarea, deshidratarea și deseori anaerob digestion ) este o componentă crucială, cu costuri ridicate a gestionării generale a apelor uzate, care urmărește stabilizarea materialului și reducerea volumului său înainte de eliminarea finală (de exemplu, aplicarea terenului sau depozitarea depozitelor).

5. Aplicații de tratare a apelor uzate biologice

Tratamentul biologic este o tehnologie extrem de adaptabilă, esențială pentru procesarea apelor uzate din surse diverse, de la mari zone metropolitane până la instalații industriale specializate.

5.1 Tratamentul apelor uzate municipale

Apele uzate municipale, obținute în principal din case rezidențiale, întreprinderi comerciale și instituții, este aplicația clasică pentru tratamentul biologic.

• Caracteristici: De obicei, conține o sarcină organică cu rezistență medie ( $\text{Bod}$ şi $\text{COD}$ ), niveluri ridicate de solide suspendate ( $\text{TSS}$ ) și cantități semnificative de nutrienți (azot și fosfor).

• Procese utilizate: standard treatment train relies heavily on Nămol activat Processes (adesea modificat pentru Îndepărtarea biologică a nutrienților or $\text{Bnr}$ ) și uneori sisteme cu film fix, cum ar fi Filtrele trântite or $\text{RBCS}$ . Scopul principal este de a îndeplini standardele de descărcare stricte pentru a proteja căile navigabile publice.

---

5.2 Tratarea apelor uzate industriale

Apele uzate industriale sunt mult mai variabile în compoziție și concentrare decât canalizarea municipală, prezentând adesea provocări unice care necesită soluții biologice personalizate.

5.2.1 Industria alimentelor și a băuturilor

• Caracteristici: Încărcături organice ridicate (zaharuri, grăsimi, amidon) și adesea temperaturi ridicate.

• Procese utilizate: Sisteme anaerobe ca $\text{UASB}$ reactoarele sunt frecvent utilizate mai întâi pentru a gestiona cel mai mare $\text{COD}$ şi generate valuable Biogaz ( ${\text{CH}}_4$ ) . Aceasta este de obicei urmată de un sistem aerobic compact ( $\text{MBR}$ or $\text{Nămol activat}$ ) pentru lustruirea finală.

5.2.2 Industria pulpei și hârtiei

• Caracteristici: Volume mari, culoare și compuși de lignină biodegradabili lent.

• Procese utilizate: Sisteme la scară largă, cum ar fi Lagune aerate sau nămolul activat de înaltă rată sunt frecvente datorită debitului masiv. Tulpini de ciuperci sau bacteriene specializate pot fi necesare pentru îndepărtarea culorilor și a compusului persistent.

5.2.3 Industria chimică

• Caracteristici: Conține poluanți toxici sau neconvenționali specifici (organice recalcitrare, metale grele) care pot inhiba activitatea microbiană standard.

• Procese utilizate: Tratamentul necesită adesea bioreactori specializați, robusi sau mai multe etape, implicând uneori uneori Bioaugmentare (Adăugarea culturilor de microb special selectate) sau cuplarea cu metode avansate precum Procese avansate de oxidare ( $\text{AOPS}$ ) înainte sau după stadiul biologic.

---

5.3 Tratamentul apelor uzate agricole

Aceasta include scurgerea de la ferme și, în special, apele uzate din operațiunile concentrate de hrănire a animalelor ( $\text{Cafos}$ ), sau gunoi de grajd.

• Caracteristici: Concentrații extrem de mari de $\text{Bod}$ , $\text{TSS}$ , agenți patogeni și mai ales nutrienți.

• Procese utilizate: Tratamentul implică lagune căptușite, urmate de digestie anaerobă (pentru a reduce volumul și a produce energie) și a tratamentului aerobic ulterior pentru eliminarea nutrienților și a patogenului înainte de aplicarea sau descărcarea terenului.

---

5.4 Tratamentul de ape uzate la fața locului

Metodele biologice sunt esențiale pentru tratarea canalizării în zone fără acces la sisteme municipale centralizate.

• Tancuri septice: În timp ce în primul rând fizic, stratul de nămol dintr -un fosa septic suferă o digestie anaerobă lentă.

• Plante la scară mică: Sisteme precum compact $\text{SBRS}$ sau pachet $\text{MBRS}$ sunt utilizate pentru școli individuale, spitale, dezvoltări de locuințe sau site-uri industriale îndepărtate, oferind efluent de înaltă calitate într-o mică amprentă.

Iată conținutul proiectului pentru a șasea parte a articolului dvs., concentrându -vă pe Avantaje și dezavantaje ale tratamentului biologic .

---

6. Avantaje și dezavantaje ale tratamentului biologic

În timp ce procesele biologice constituie coloana vertebrală a gestionării moderne a apelor uzate, acestea sunt supuse anumitor limitări care trebuie gestionate prin proiectare și funcționare atentă.

6.1 Avantaje

Tratamentul biologic oferă beneficii convingătoare față de alternative pur fizice sau chimice.

6.1.1 Înlăturarea eficientă a poluanților

Sistemele biologice sunt excepțional de eficiente la eliminare organic $\text{Bod}$ şi $\text{COD}$ din ape uzate, adesea obținute $90\%$ -Rate de eliminare a plus. Mai mult, acestea sunt cele mai practice și rentabile mijloace pentru scară largă Îndepărtarea biologică a nutrienților ( $\text{Bnr}$ ) , esențial pentru protejarea căilor navigabile sensibile împotriva eutrofizării cauzate de excesul de azot și fosfor.

6.1.2 Eficiența costurilor

Odată construite, costurile de operare pentru procesele biologice sunt în general mai mici decât cele pentru tratamentul chimic. În timp ce sistemele aerobice necesită o energie semnificativă pentru aerare, acest lucru este adesea compensat de costurile ridicate și de aprovizionarea continuă necesară pentru floculanți chimici sau precipitați necesari în metodele non-biologice. Sisteme anaerobe poate fi chiar Producători de energie netă prin generarea și utilizarea biogazului ( ${\text{CH}}_4$ ).

6.1.3 ecologic

Tratamentul biologic implică fundamental procese naturale, transformarea poluanților în produse stabile, non-toxice ( ${\text{CO}}_2$ , ${\text{H}}_2\text{O}$ , și biomasă). Rezultatul biosolide (nămol) Poate fi adesea tratat și reutilizat în siguranță ca o modificare a solului, promovând o abordare a economiei circulare a gestionării deșeurilor.

---

6.2 Dezavantaje

reliance on a living microbial community introduces certain operational vulnerabilities.

6.2.1 Sensibilitate la substanțe toxice

Microorganismele sunt celule vii și pot fi ușor inhibate sau ucise de aporturi bruște de Produse chimice industriale toxice , metale grele, ridicate $\text{ph}$ (acid sau bază) sau concentrații mari de sare. O „încărcare de șoc” poate șterge biomasa unui sistem, necesitând zile sau săptămâni pentru ca populația să se recupereze și să se returneze calitatea tratamentului.

6.2.2 Instabilitatea procesului

Sistemele biologice pot suferi de probleme de instabilitate legate de sănătatea microbiană, cum ar fi Nămol bulking or spumant .

• Bulking apare atunci când bacteriile filamentoase cresc excesiv, împiedicând să se așeze flăcări de nămol în mod corespunzător în clarificator, ceea ce duce la un nivel ridicat $\text{TSS}$ în efluentul final.

• Spumant este adesea cauzată de tipuri specifice de bacterii și poate duce la probleme operaționale și pericole de siguranță pe suprafața rezervorului de aerare.

6.2.3 Producția de nămol

fundamental goal of biological treatment is to convert dissolved pollutants into solid biomass (sludge). This necessary conversion creates the ongoing challenge and cost of Nămol management (deshidratare, stabilizare și eliminare). Costurile de manipulare a nămolurilor pot reprezenta $30\%\text{to}50\%$ din bugetul total de exploatare pentru o stație de tratare a apelor uzate.

7. Progrese și inovații recente

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 Procese avansate de oxidare ( $\text{AOPS}$ )

$\text{AOPS}$ nu sunt strict biologice, dar sunt din ce în ce mai utilizate în tandem cu sisteme biologice. Ele implică generarea de specii tranzitorii extrem de reactive, cum ar fi radical hidroxil ( $\cdot \text{OH}$ ) , care oxidează și distruge rapid contaminanții organici care nu sunt biodegradabili (recalcitranți sau micropollutanți).

• Aplicație: $\text{AOPS}$ sunt utilizate ca un pre-tratament pentru a descompune compușii toxici, făcându -i accesibili la microorganisme sau ca un post-tratament (stadiul terțiar) pentru a lustrui efluentul prin eliminarea urmelor de produse farmaceutice și pesticide.

7.2 Bioaugmentare și biostimulare

se techniques focus on actively managing the microbial population:

• Bioaugmentare: Implică Adăugarea culturilor microbiene special selectate, non-native la un reactor. Acest lucru este de obicei făcut pentru a introduce organisme capabile să degradeze poluanți industriali specifici, complexi, pe care biomasa nativă nu le poate suporta.

• Biostimulare: Implică Optimizarea mediului reactorului (de exemplu, 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 Tehnologie nămolului granular

Această inovație oferă un salt major în eficiența sistemului și reducerea amprentelor, utilizată în principal în Nămol granular aerob ( $\text{AGS}$ ) sisteme.

• Principiu: În loc să formeze flocuri tradiționale de nămol activate, biomasa se organizează spontan în dens, compact, sferic granule . Aceste granule se stabilesc semnificativ mai rapid și au zone distincte (exterior aerob, interior anoxic/anaerob) care permit eliminarea simultană a carbonului, azotului și fosforului într -un singur reactor.

• Avantaj: Permite o concentrație de biomasă mult mai mare și elimină necesitatea unui clarificator separat, reducând amprenta plantelor până la $75\%$ .

7.4 Ingineria genetică a microorganismelor

Deși este încă în primul rând în faza de cercetare și pilot, ingineria genetică are o promisiune imensă. Oamenii de știință investighează modalități de:

• Îmbunătățirea degradării: Modificați microbii pentru a accelera defalcarea poluanților organici persistenți ( $\text{Pops}$ )

• Îmbunătățiți eficiența: Organisme de ingineri pentru a efectua mai multe reacții (de exemplu, nitrificare simultană și denitrificare) mai eficient sau pentru a tolera afecțiuni toxice care altfel ar inhiba populațiile naturale.