1. Introduktion till biologisk avloppsbehochling

1.1 Vad är biologisk avloppsrening?

Biologisk avloppsbehochling är en teknik som utnyttjar kraften i mikroellerganismer -Primärt bakterier - för att konsumera och bryta ner ellerganiska förellereningar, näringsämnen (som kväve och fosfeller) och ochra förellereningar som finns i avloppsvatten. I huvudsak är det en kontrollerad, accelererad version av naturens egen självreningsprocess.

Det grundläggoche målet är att omvochla skadliga, upplösta och kolloidala ämnen (som bidrar till Kropp och CoD) till ofarliga biprodukter, såsom koldioxid, vatten och ny mikrobiell biomassaa (slam). Denna metilld är avgöroche eftersom den är det mest effektiva och ofta det mest kostnadseffektiva sättet att ta bellert huvuddelen av den ellerganiska belastningen innan vattnet återförs till miljön.

---

1.2 Betydelse av biologisk behochling vid avloppsvattenhantering

Okontrollerad urladdning av avloppsvatten utgör allavarliga risker för folkhälsa och vattenlevoche ekosystem. Den höga koncentrationen av ellerganiskt materialutarmning löst syre Genom att ta emot vatten, vilket leder till fiskens död och annat vattenlevoche liv. Dessutom kan överskott av näringsämnen orsaka massiva algblomningar (eutrofiering) och patogener kan sprida sjukdom.

Biologisk behandling är linchpin för modern avloppsvattenhantering av flera skäl:

• Effektivt avlägsnande av föroreningar: Det tar bort effektivt Biokemisk syrebehov (Kropp) , som är måttet på biologiskt nedbrytbart organiskt material.

• Näringskontroll: Det kan vara specifikt utformat för att ta bort kväve (för att förhindra syreutarmning och toxicitet) och fosfor (för att kontrollera eutrofiering).

• Kostnadseffektivitet: Det är i allmänhet mindre energikrävande och billigare än rent kemiska eller fysiska avancerade behandlingsalternativ för storskaliga applikationer.

1.2.1 Biologisk behandling som det sekundära stadiet

Envloppsbehandling uppnås vanligtvis i en sekvens av steg:

1. Primärbehandling: En fysisk process där tyngdkraften används i stora tankar för att sätta ut de tyngsta fasta ämnena (TSS) och skumma bort fett och flytande material.

2. Sekundär behandling: Det här är biologisk behandlingsstadium . Vattnet som strömmar från primära klarare innehåller fortfarande höga nivåer av upplöst och fint kolloidalt organiskt material; Mikroorganismer introduceras för att konsumera denna belastning.

3. Tertiär/avancerad behandling: Ett slutligt poleringssteg som kan inkludera filtrering, desinfektion och avancerat avlägsnande av specifika föroreningar eller näringsämnen innan vattnet säkert släpps ut eller återanvänds.

---

1.3 Översikt över biologiska processer

Biologiska avloppsreningsprocesser kategoriseras i stort sett baserat på syrekraven för de involverade mikroorganismerna:

• Eneroba processer: Dessa system kräver löst syre (DO) att fungera. Mikroorganismer använder syre för att metabolisera organiska föroreningar i koldioxid, vatten och nya celler. Detta är den vanligaste metoden för borttagning av Kropp. Exempel inkluderar Aktiverat slam and Sipprande filter .

• Anaeroba processer: Dessa system fungerar i frånvaro av syre . Mikroorganismer delar upp organiskt material i biogas (främst metan och ${\text{Co}}_2$ ) och en lägre volym slam. Dessa används ofta för höghållfast industriellt avloppsvatten eller för att behandla det resulterande slammet från aeroba processer. Ett exempel är Uppflöde anaerobt slamfilt ( $\text{UASB}$ ) .

• Anoxiska processer: Dessa processer är syrefri , men mikroorganismerna använder kemiskt bundet syre (specifikt från nitrat or nitrit joner) istället för molekylär ${\text{O}}_2$ . Detta är det avgörande steget för denitrifiering (Ta bort kväve) i många avancerade behandlingsanläggningar.

2. Principer för biologisk avloppsrening

Effektiviteten av biologisk avloppsrening hänger helt och hållet på att förstå och kontrollera den mikroskopiska världen inom reaktorn. Det här avsnittet beskriver de viktigaste biologiska aktörerna och de grundläggande biokemiska processerna de driver.

2.1 Mikroorganismers roll

Ett friskt biologiskt behandlingssystem, ofta kallad blandad sprit or biomass , är ett mångfaldigt ekosystem. Det kollektiva målet för detta mikrobiella samhälle är att konsumera de organiska föroreningarna ("maten") för att växa, reproducera och generera energi.

2.1.1 Bakterier

Bakterier är arbetshästarna i behandlingsprocessen. De är ansvariga för de allra flesta $\text{Kropp}$ borttagning and näringsämne . De bildar flockar (små kluster) som är avgörande för att bosätta sig i klarare. Viktiga grupper inkluderar heterotrofiska bakterier (konsumerar kolföreningar) och autotrofiska bakterier (utför nitrifikation).

2.1.2 Svampar

Svampar är i allmänhet mindre dominerande men blir viktiga under vissa förhållanden, särskilt vid systembehandling låg $\text{pH}$ eller högstyrka industriavfall. Medan de bidrar till organisk nedbrytning kan överdriven svamptillväxt orsaka bulkning (Dålig sedimentering av slam) på grund av deras filamentösa struktur.

2.1.3 Protozoa

Protozoa och andra högre organismer (som roter) är inte primära nedbrytare utan tjänar en avgörande roll i putsning avloppet. De konsumerar spridda bakterier och fina partiklar och fungerar som "rengöringsmedel" som bidrar till ett tydligare slutavlopp. Deras närvaro och mångfald är också viktiga indikatorer på Hälsa och stabilitet av det biologiska systemet.

---

2.2 Biokemiska reaktioner

Avlägsnande av föroreningar sker genom en sekvens av komplexa biokemiska reaktioner, kategoriserade av den elektronacceptor som används av mikroorganismerna.

2.2.1 Aeroba processer

Dessa reaktioner förekommer i närvaro av Upplöst syre ( $\text{DO}$ ) . Bakterierna använder $\text{DO}$ som den slutliga elektronacceptorn för att omvandla organiskt material till stabila, ofarliga produkter.

Organiskt material O2 → Bakterier Co2 H2 O Nya celler

Nitrifiering , en tvåstegs aerob process, är nyckeln för kväveborttagning:

1. Nitritering: Ammoniak ( ${\text{Nh}}_4^{}$ ) är omvandlad till nitrit ( ${\text{INGA}}_2^{-}$ ).

2. Nitratation: Nitrit ( ${\text{INGA}}_2^{-}$ ) är omvandlad till nitrat ( ${\text{INGA}}_3^{-}$ ).

2.2.2 Anaeroba processer

Dessa reaktioner förekommer i fullständig frånvaro av ${\text{O}}_2$ . Processen involverar flera steg för att omvandla komplexa organiska ämnen till biogas (primärt metan ( ${\text{Ch}}_4$ ) and ${\text{CO}}_2$ ), som kan användas som en energikälla. De viktigaste faserna är hydrolys, acidogenes, acetogenes och slutligen, metanogenes .

Organiskt material → Bakterier Ch4 CO2 Nya celler värmer

2.2.3 Anoxiska processer

Dessa reaktioner inträffar när $\text{DO}$ är frånvarande, men Nitrat ( ${\text{INGA}}_3^{-}$ ) är närvarande. Vissa bakterier använder det syre som är kemiskt bundet i nitratmolekylen, vilket reducerar nitratet till ofarligt kvävgas ( ${\text{N}}_2$ ) som släpps ut i atmosfären. Denna process kallas denitrifiering och är avgörande för att förhindra kväveföroreningar.

Nitratorganiskt material → Bakterier Kvävgas (N2) CO2 H2 O

---

2.3 Faktorer som påverkar biologisk behandling

Effektiviteten i det mikrobiella samhället är mycket känslig för förhållandena inom reaktorn. Operativ kontroll fokuserar på att upprätthålla dessa faktorer inom optimala intervall.

2.3.1 Temperatur

Mikrobiell aktivitet ökar med temperaturen upp till en optimal punkt (vanligtvis $20-35^{\circ }\text{C}$ för kommunala växter). Lägre temperaturer bromsar reaktionshastigheter, medan alltför höga temperaturer kan denaturera enzymer och döda mikroberna.

2.3.2 $\text{pH}$

De flesta mikroorganismer trivs i en nästan neutral $\text{pH}$ räckvidd (vanligtvis $6.5-7.5$ ). Extrem $\text{pH}$ (surt eller grundläggande) kan hämma bakterietillväxt och stoppa kritiska processer som nitrifikation.

2.3.3 Tillgänglighet

Mikroorganismer behöver en balanserad diet för att växa. Nyckel makronäringsämnen — Kväve (n) and Fosfor (P) —Must vara tillgängligt, ofta i förhållandet mellan $\text{Kropp}:\text{N}:\text{P}$ av ungefär $100:5:1$ . Brist kan starkt begränsa tillväxten av biomassa som behövs för att behandla avfallet.

2.3.4 Löst syre ( $\text{DO}$ )

$\text{DO}$ nivåerna är kritiska för aeroba processer (vanligtvis underhålls vid $1-3\text{mg/l}$ ), eftersom otillräckligt syre kommer att bromsa nedbrytningsprocessen. Omvänt, $\text{DO}$ måste vara strikt kontrollerad eller frånvarande i anaerob and anoxisk zoner för att de respektive processerna ska ske.

Här är utkastet till innehållet för tredje del av din artikel, med fokus på Typer av biologiska avloppsreningsprocesser .

---

3. Typer av biologiska avloppsreningsprocesser

Biologiska behandlingssystem klassificeras i grunden av hur det mikrobiella samhället upprätthålls och om syre levereras. Dessa processer kan grupperas i aerob (kräver syre), anaerob (saknar syre) och hybridsystem.

3.1 Aeroba behandlingsprocesser

Aeroba processer är den vanligaste typen av sekundär behandling, som förlitar sig på kontinuerlig tillförsel av syre för att upprätthålla mikrobiell metabolism. De är mycket effektiva för att ta bort organiskt material (Kropp).

3.1.1 Aktiverad slamprocess

Detta är det mest utbredda aeroba systemet globalt. Det handlar om att införa avloppsvatten i en luftad tank som innehåller en suspension av mikroorganismer ( aktiverat slam ). Mikroberna konsumerar föroreningarna, bildar täta, sedimliga mikrobiella klumpar (flockar) och separeras sedan från det behandlade vattnet i en sekundär klarare. En del av detta slam återvinns tillbaka till luftningstanken för att upprätthålla en hög koncentration av aktiv biomassa.

3.1.2 Tricklingfilter

Tricklingfilter (eller biologiska filter) är system med fast film där avloppsvatten distribueras över en bädd av media (t.ex. stenar, plast). En biofilm (Ett lager av mikroorganismer) växer på mediedytan. När avloppsvattnet "lurar" ner, absorberar och bryter mikroberna i biofilmen och försämrar det organiska materialet. Naturlig luftcirkulation ger nödvändigt syre.

3.1.3 Roterande biologiska kontaktorer (RBC)

RBC: er är ett annat fastfilmsystem som består av stora, nära åtskilda, roterande skivor monterade på en horisontell axel. Skivorna är delvis nedsänkta i avloppsvattnet. När skivorna roterar plockar de växelvis upp en film av avloppsvatten och utsätter sedan biofilmen för atmosfären för syreöverföring.

3.1.4 Luftiga laguner

Dessa är stora, grunda bassänger som använder ytluftare eller diffusa luftsystem för att ge syre till den mikrobiella befolkningen inom avloppsvattnet. De kräver ett stort landområde men är enklare att driva och idealiska för områden med lägre befolkningstäthet.

3.1.5 Membranbioreaktorer (Mbr)

MBRS kombinerar en konventionell aktiverad slamprocess med en membranfiltrering Enhet (mikrofiltrering eller ultrafiltrering). Membranen separerar de fasta ämnena och eliminerar behovet av en sekundär klarare. Detta möjliggör en mycket högre koncentration av biomassa (hög $\text{Srt}$ ) och producerar exceptionellt högkvalitativt avloppsvatten, redo för återanvändning.

---

3.2 Anaeroba behandlingsprocesser

Anaeroba processer fungerar utan syre och är särskilt lämpade för att behandla höghållfast avloppsvatten eller för att stabilisera slam, eftersom de producerar en värdefull energikälla-Biogas.

3.2.1 Anaerob matsmältning

Detta används främst för att stabilisera slam (Biosolider) genererade genom aerob behandling. Slam placeras i förseglade, uppvärmda tankar där anaeroba bakterier omvandlar en betydande del av de organiska fasta ämnena till biogas ( ${\text{Ch}}_4$ ). Detta minskar slamvolymen och lukten.

3.2.2 Uppflöde anaerobt slamfilt ( $\text{UASB}$ ) Reaktorer

De $\text{UASB}$ är ett höghastighets anaerobt system där avloppsvatten rinner uppåt genom en tät "filt" av mikrobiella granuler (slam). När det organiska ämnet försämras får de producerade biogasen att granulerna cirkulerar, vilket skapar utmärkt kontakt mellan biomassan och avloppsvattnet.

3.2.3 Anaeroba filter

Dese 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 Hybridbehandlingsprocesser

Hybridsystem kombinerar funktioner hos konventionella eller olika reaktortyper för att förbättra effektiviteten, särskilt för näringsämne avlägsnande och rymdbegränsningar.

3.3.1 Sekvensering av batchreaktorer ( $\text{Sbrs}$ )

$\text{Sbrs}$ är unika genom att alla behandlingsstadier (fyll, reagera, sätta sig, dra) förekommer i följd i en enstank . De är mycket flexibla och enkla att anpassa sig för exakt näringsämne genom att kontrollera varaktigheten för de aeroba, anoxiska och anaeroba faserna i cykeln.

3.3.2 Integrerad fastfilmaktiverat slam ( $\text{Ifas}$ ) System

$\text{Ifas}$ System är en hybrid av aktiverat slam (suspenderad tillväxt) och fastfilmteknologi. Biofilmbärare (plastmedia) tillsätts direkt i den aktiverade slamluftbassängen. Detta möjliggör en hög biomassa-koncentration, vilket ger en stabil miljö för långsamt växande bakterier (som nitrifiatorer) samtidigt som det upphängda slamsystemets flexibilitet bibehålls.

4. Designöverväganden för biologiska behandlingssystem

Att utforma en effektiv och stabil biologisk behandlingsanläggning kräver en djup förståelse av avloppsvattenegenskaperna och en noggrann kalibrering av reaktorparametrar. Målet är att skapa den optimala miljön för mikroorganismerna för att frodas och effektivt ta bort föroreningar.

4.1 Avloppsvattenegenskaper

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

4.1.1 $\text{Kropp}$ (Biokemisk syrebehov)

$\text{Kropp}$ är mängden syre som krävs av mikroorganismer för att sönderdela det organiska materialet i vattnet under en viss tid (vanligtvis fem dagar, ${\text{Kropp}}_5$ ). Det är primär designparameter Används för att storlek den biologiska reaktorn, eftersom den dikterar mängden organisk belastning som mikrobiell population måste konsumera.

4.1.2 $\text{TORSK}$ (Kemisk syrebehov)

$\text{TORSK}$ är mängden syre som krävs för att kemiskt oxidera all Organisk och oorganisk materia. Den mäter både biologiskt nedbrytbara och icke-biologiskt nedbrytbara komponenter. De $\text{Kropp}/\text{TORSK}$ Förhållandet är viktigt: ett högt förhållande (t.ex.> 0,5) indikerar att avfallet är mycket biologiskt nedbrytbar och väl lämpad för biologisk behandling.

4.1.3 $\text{TSS}$ (Totalt avstängt fasta ämnen)

$\text{TSS}$ representerar de fasta ämnena som hålls i suspension. Hög $\text{TSS}$ kan kräva mer omfattande primärbehandling och påverkar hanteringen av det biologiska slammet (biosolider). Bra $\text{TSS}$ är avgörande för att producera rent avloppsvatten.

4.1.4 Näringsämnen (kväve och fosfor)

De concentration of Kväve ( $\text{N}$ ) and Fosfor ( $\text{P}$ ) är avgörande av två skäl:

1. Mikrobiell hälsa: Tillräcklig $\text{N}$ and $\text{P}$ krävs för biomassa tillväxt ( $100:\text{Kropp}:5:\text{N}:1:\text{P}$ förhållande).

2. Avloppskvalitet: Om dessa näringsämnen finns i höga mängder måste systemet vara specifikt utformat för Näringsämne (Nitrifikation/denitrifikation och förbättrad biologisk fosforborttagning, $\text{EBPR}$ ) för att förhindra eutrofiering vid mottagande av vatten.

---

4.2 Processvalskriterier

Att välja rätt biologisk process beror på flera faktorer:

• Avloppsvattenstyrka: Höghållfast (hög $\text{TORSK}/\text{Kropp}$ ) industriavfall gynnar ofta anaerob processes för biogasproduktion, följt av polering. Kommunalt avfall med låg till medelstyrka använder vanligtvis aerob aktiverat slam .

• Avloppskrav: Strikta urladdningsgränser (särskilt för näringsämnen) kräver komplexa system som $\text{Mbrs}$ eller flera stegsprocesser ( $\text{Sbrs}$ , flerstegs aktiverat slam).

• Marktillgänglighet: Rymdbegränsade platser kräver ofta hög ränta, kompakta tekniker som $\text{Mbrs}$ or $\text{Ifas}$ medan laguner är lämpliga där mark är billigt och rikligt.

• Driftskostnader: Aeroba processer kräver hög energiinmatning för luftning, medan anaeroba processer genererar energi (biogas), vilket påverkar långsiktiga kostnader.

---

4.3 Parametrar för reaktorkonstruktioner

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

4.3.1 Hydraulisk retentionstid ( $\text{Hrt}$ )

$\text{Hrt}$ är den genomsnittliga tiden en vattenenhet förblir inuti reaktorn.

En längre $\text{Hrt}$ Ger mer kontakttid mellan mikroorganismerna och föroreningarna, men kräver en större tankstorlek.

4.3.2 Solid retentionstid ( $\text{Srt}$ )

$\text{Srt}$ (kallas även $\text{Mcrt}$ eller slamretentionstid) är den genomsnittliga tiden mikroellerganismer (solids) förbli aktiv i systemet.

$\text{Srt}$ är Den viktigaste kontrollparametern för biologisk aktivitet. En lång $\text{Srt}$ (till exempel., $10-30$ dagar) är nödvändigt för att odla långsamt växande organismer som nitrifier för kväveavlägsnande.

4.3.3 Mat-till-mikroorganism ( $\text{F}/\text{M}$ ) Förhållande

De $\text{F}/\text{M}$ Förhållandet är den dagliga organiska belastningen (mat, mätt som $\text{Kropp}$ or $\text{TORSK}$ ) Levereras per enhetsmassa av mikroorganismer ( $\text{M}$ uppmätt som blandad flyktig vätska suspenderade fasta ämnen eller $\text{MLVSS}$ ) i reaktorn.

• A hög $\text{F}/\text{M}$ (till exempel., > 0.5 $\text{kg}\text{Kropp}/\text{kg}\text{MLVSS}\cdot \text{d}$ ) betyder att mikrober är "hungriga" och behandlar vattnet snabbt, men slammet sätter sig dåligt.

• A låg $\text{F}/\text{M}$ (till exempel., < 0.1 $\text{kg}\text{Kropp}/\text{kg}\text{MLVSS}\cdot \text{d}$ ) resulterar i äldre, väl bosatta slam, men kräver en större tank och är långsammare.

---

4.4 Slamhantering

Alla biologiska processer producerar Överskott av biomassa (slam) Det måste tas bort från systemet. Detta slam är ofta $95-99\%$ Vatten men innehåller de koncentrerade föroreningarna, vilket gör det till en bortskaffningsutmaning. Slambehandling (förtjockning, avvattning och ofta anaerob digestion ) är en avgörande, högkostnadskomponent i övergripande avloppshantering, som syftar till att stabilisera materialet och minska dess volym före slutlig bortskaffande (t.ex. markanvändning eller deponering).

5. Tillämpningar av biologisk avloppsrening

Biologisk behandling är en mycket anpassningsbar teknik, nödvändig för att bearbeta avloppsvatten från olika källor, allt från stora storstadsområden till specialiserade industrianläggningar.

5.1 Kommunal avloppsrening

Kommunalt avloppsvatten, främst från bostadshus, kommersiella företag och institutioner, är den klassiska tillämpningen för biologisk behandling.

• Egenskaper: Den innehåller vanligtvis en medelstort organisk belastning ( $\text{Kropp}$ and $\text{TORSK}$ ), höga nivåer av upphängda fasta ämnen ( $\text{TSS}$ ) och betydande mängder näringsämnen (kväve och fosfor).

• Processer som används: De standard treatment train relies heavily on Aktiverat slam Processes (ofta modifierad för Biologiskt näringsämne or $\text{Bnr}$ ) och ibland fastfilmsystem som Sipprande filter or $\text{RBCS}$ . Det primära målet är att uppfylla stränga urladdningsstandarder för att skydda offentliga vattenvägar.

---

5.2 BEHANDNING AV INDUSTRIAL VÄLVER

Industriellt avloppsvatten är mycket mer varierande i sammansättning och koncentration än kommunalt avloppsvatten, vilket ofta presenterar unika utmaningar som kräver anpassade biologiska lösningar.

5.2.1 Mat- och dryckesindustrin

• Egenskaper: Höga organiska belastningar (sockerarter, fetter, stärkelser) och ofta höga temperaturer.

• Processer som används: Anaeroba system som $\text{UASB}$ reaktorer används ofta först för att hantera det höga $\text{TORSK}$ och generera värdefull biogas ( ${\text{Ch}}_4$ ) . Detta följs vanligtvis av ett kompakt aerobt system ( $\text{MBR}$ or $\text{Aktiverat slam}$ ) för slutlig polering.

5.2.2 Mass- och pappersindustrin

• Egenskaper: Höga volymer, färg och långsamt biologiskt nedbrytbara ligninföreningar.

• Processer som används: Storskaliga system som Luftade laguner eller höghastighetsaktiverat slam är vanligt på grund av de enorma flödeshastigheterna. Specialiserade svamp- eller bakteriestammar kan behövas för avlägsnande av färg och ihållande förening.

5.2.3 Kemisk industri

• Egenskaper: Innehåller specifika toxiska eller icke-konventionella föroreningar (recalcitrant organisks, tungmetaller) som kan hämma standardmikrobiell aktivitet.

• Processer som används: Behandling kräver ofta specialiserade, robusta bioreaktorer eller flera steg, ibland involverar Biogugning (Lägga till speciellt utvalda mikrobkulturer) eller koppling med avancerade metoder som Avancerade oxidationsprocesser ( $\text{Aops}$ ) före eller efter det biologiska stadiet.

---

5.3 Jordbruksavloppsbehandling

Detta inkluderar avrinning från gårdar och framför allt avloppsvatten från koncentrerad djurfoderoperationer ( $\text{Kafos}$ ) eller gödsel.

• Egenskaper: Extremt höga koncentrationer av $\text{Kropp}$ , $\text{TSS}$ , patogener, och särskilt näringsämnen.

• Processer som används: Behandlingen involverar fodrade laguner, följt av anaerob matsmältning (för att minska volymen och producera energi) och efterföljande aerob behandling för näringsämne och patogenavlägsnande före landansökan eller urladdning.

---

5.4 Avloppsbehandling på plats

Biologiska metoder är viktiga för att behandla avlopp i områden utan tillgång till centraliserade kommunala system.

• Septic Tanks: Även om det främst är fysiskt genomgår slamskiktet i en septiktank långsam anaerob matsmältning.

• Småskaliga växter: System som Compact $\text{Sbrs}$ eller paket $\text{Mbrs}$ används för enskilda skolor, sjukhus, bostadsutvecklingar eller avlägsna industriområden och erbjuder högkvalitativt avloppsvatten i ett litet fotavtryck.

Här är utkastet till innehållet för sjätte del av din artikel, med fokus på Fördelar och nackdelar med biologisk behandling .

---

6. Fördelar och nackdelar med biologisk behandling

Medan biologiska processer utgör ryggraden i modern avloppshantering, är de föremål för vissa begränsningar som måste hanteras genom noggrann design och drift.

6.1 Fördelar

Biologisk behandling erbjuder tvingande fördelar jämfört med rent fysiska eller kemiska alternativ.

6.1.1 Effektivt avlägsnande av föroreningar

Biologiska system är exceptionellt effektiva vid borttagning organic $\text{Kropp}$ and $\text{TORSK}$ från avloppsvatten, ofta uppnå $90\%$ -Plus borttagningshastigheter. Dessutom är de de mest praktiska och kostnadseffektiva medlen för storskaliga Biologiskt avlägsnande av näringsämnen ( $\text{Bnr}$ ) , viktigt för att skydda känsliga vattenvägar från eutrofiering orsakad av överskott av kväve och fosfor.

6.1.2 Kostnadseffektivitet

När de har konstruerats är driftskostnaderna för biologiska processer i allmänhet lägre än för kemisk behandling. Medan aeroba system kräver betydande energi för luftning, kompenseras detta ofta av de höga kostnaderna och kontinuerliga tillförseln som behövs för kemiska flockningsmedel eller utfällningar som krävs i icke-biologiska metoder. Anaeroba system kan till och med vara nettotillverkare genom generering och användning av biogas ( ${\text{Ch}}_4$ ).

6.1.3 Miljövänlig

Biologisk behandling involverar grundläggande naturliga processer och omvandlar föroreningar till stabila, giftfria produkter ( ${\text{CO}}_2$ , ${\text{H}}_2\text{O}$ och biomassa). Resulterande Biosolider (slam) kan ofta behandlas och säkert återanvändas som en markändring, främja en cirkulär ekonomisk strategi för avfallshantering.

---

6.2 Nackdelar

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

6.2.1 Känslighet för giftiga ämnen

Mikroorganismer är levande celler och kan lätt hämmas eller dödas av plötsliga insatser av giftiga industrikemikalier , tungmetaller, höga $\text{pH}$ (syra eller bas) eller höga saltkoncentrationer. En "chockbelastning" kan utplåna ett systems biomassa, vilket kräver dagar eller veckor för befolkningen att återhämta sig och behandlingskvaliteten kommer att återvända.

6.2.2 Processinstabilitet

Biologiska system kan drabbas av instabilitetsproblem relaterade till mikrobiell hälsa, till exempel slam bulking or skummande .

• Bulkning inträffar när filamentösa bakterier växer överdrivet, vilket förhindrar att slamflockarna sätter sig ordentligt i klararen, vilket leder till hög $\text{TSS}$ i det slutliga avloppet.

• Skummande orsakas ofta av specifika typer av bakterier och kan leda till operativa problem och säkerhetsrisker på luftningstankytan.

6.2.3 Slamproduktion

De fundamental goal of biological treatment is to convert dissolved pollutants into solid biomass (sludge). This necessary conversion creates the ongoing challenge and cost of slam management (Avvattning, stabilisering och bortskaffande). Slamhanteringskostnader kan stå för $30\%\text{to}50\%$ av den totala driftsbudgeten för en avloppsreningsanläggning.

7. Senaste framsteg och innovationer

De 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 Avancerade oxidationsprocesser ( $\text{Aops}$ )

$\text{Aops}$ är inte strikt biologiska men används alltmer i tandem med biologiska system. De involverar att generera mycket reaktiva övergående arter, till exempel hydroxylradikal ( $\cdot \text{ÅH}$ ) , som snabbt oxiderar och förstör organiska föroreningar som inte är biologiskt nedbrytbara (recalcitrant eller mikropollutanter).

• Ansökan: $\text{Aops}$ används som en förbehandling att bryta ner toxiska föreningar, vilket gör dem tillgängliga för mikroorganismer, eller som en efterbehandling (tertiär stadium) för att polera avloppet genom att ta bort spår av läkemedel och bekämpningsmedel.

7.2 Bioaugmentation och biostimulering

Dese techniques focus on actively managing the microbial population:

• Biogugning: Innebär Tillägg av speciellt utvalda, icke-infödda mikrobiella kulturer till en reaktor. Detta görs vanligtvis för att introducera organismer som kan förnedra specifika, komplexa industriella föroreningar som den inhemska biomassan inte kan hantera.

• Biostimulering: Involvera Optimera reaktormiljön (till exempel., 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 Granulär slamteknik

Denna innovation erbjuder ett stort språng i systemeffektivitet och minskning av fotavtryck, främst används i Aerob granulärt slam ( $\text{Ags}$ ) system.

• Princip: Istället för att bilda traditionella aktiverade slamflockar, organiserar biomassan spontant i tät, kompakt, sfärisk granuler . Dessa granuler sätter sig betydligt snabbare och har distinkta zoner (aerob yttre, anoxisk/anaerob inredning) som möjliggör samtidigt avlägsnande av kol, kväve och fosfor i en enda reaktor.

• Fördel: Möjliggör mycket högre biomassa -koncentration och eliminerar behovet av en separat klarare, vilket minskar växtavtrycket med upp till $75\%$ .

7.4 Genetik av mikroorganismer

Även om det fortfarande främst är i forsknings- och pilotfasen, har genteknik enormt löfte. Forskare undersöker sätt att:

• Förbättra nedbrytning: Ändra mikrober för att påskynda nedbrytningen av ihållande organiska föroreningar ( $\text{Popp}$ ).

• Förbättra effektiviteten: Ingenjörsorganismer för att utföra flera reaktioner (t.ex. samtidig nitrifikation och denitrifikation) mer effektivt eller för att tolerera toxiska förhållanden som annars skulle hämma naturliga populationer.