1. Pengenalan kepada rawatan air sisa biologi

1.1 Apakah rawatan air sisa biologi?

Rawatan Air Sisa Biologi adalah teknologi yang memanfaatkan kekuatan mikroatauganisma - Bakteria -bakteria -untuk mengambil dan memecahkan bahan pencemar atauganik, nutrien (seperti nitrogen dan fosfatauus), dan bahan cemar lain yang terdapat dalam air kumbahan. Pada asasnya, ia adalah versi yang dikawal dan dipercepatkan oleh proses pembersihan diri alam semula jadi.

Matlamat asas adalah untuk mengubah bahan -bahan yang berbahaya, dibubarkan, dan koloid (yang menyumbang kepada Bod dan CoD) menjadi produk sampingan yang tidak berbahaya, seperti karbon dioksida, air, dan biomas mikrob baru (enapcemar). Kaedah ini penting kerana ia adalah cara yang paling berkesan dan sering menjadi cara yang paling kos untuk menghilangkan sebahagian besar beban atauganik sebelum air dikembalikan ke alam sekitar.

---

1.2 Kepentingan Rawatan Biologi dalam Pengurusan Air Sisa

Pelepasan air kumbahan yang tidak terkawal menimbulkan risiko yang teruk kepada kesihatan awam dan ekosistem akuatik. Kepekatan tinggi bahan atauganik berkurangan oksigen terlarut Dalam menerima perairan, yang membawa kepada kematian ikan dan kehidupan akuatik yang lain. Di samping itu, nutrien berlebihan boleh menyebabkan besar -besaran Algal Blooms (eutrophication), dan pakegen boleh menyebarkan penyakit.

Rawatan biologi adalah linchpin pengurusan air sisa moden kerana beberapa sebab:

• Penyingkiran pencemar yang berkesan: Ia menghilangkan dengan cekap Permintaan oksigen biokimia (Bod) , yang merupakan ukuran bahan atauganik Biodegradable.

• Kawalan nutrien: Ia boleh direka khusus untuk dikeluarkan nitrogen (untuk mengelakkan kekurangan oksigen dan ketoksikan) dan Fosfatauus (untuk mengawal eutrophication).

• Keberkesanan kos: Ia secara amnya kurang intensif tenaga dan lebih murah daripada pilihan rawatan maju kimia atau fizikal semata-mata untuk aplikasi berskala besar.

1.2.1 Rawatan Biologi sebagai Peringkat Menengah

Rawatan air sisa biasanya dicapai dalam urutan peringkat:

1. Rawatan Utama: Proses fizikal di mana graviti digunakan dalam tangki besar untuk menyelesaikan pepejal paling berat (TSS) dan skim dari bahan gris dan terapung.

2. Rawatan Menengah: Ini adalah Tahap rawatan biologi . Air yang mengalir dari penjelasan primer masih mengdanungi tahap bahan atauganik koloid yang terlarut dan halus; Mikroorganisma diperkenalkan untuk menggunakan beban ini.

3. Rawatan Tertiary/Lanjutan: Tahap penggilap akhir yang mungkin termasuk penapisan, pembasmian kuman, dan penyingkiran cemar atau nutrien tertentu sebelum air dilepaskan atau digunakan semula dengan selamat.

---

1.3 Tinjauan proses biologi

Proses rawatan air sisa biologi secara meluas dikategorikan berdasarkan keperluan oksigen mikroorganisma yang terlibat:

• Proses aerobik: Sistem ini memerlukan oksigen terlarut (DO) berfungsi. Mikroorganisma menggunakan oksigen untuk memetabolisme pencemar organik ke dalam karbon dioksida, air, dan sel baru. Ini adalah kaedah yang paling biasa untuk penyingkiran Bod. Contohnya termasuk Enapcemar diaktifkan dan Penapis Penapis .

• Proses anaerobik: Sistem ini beroperasi di ketiadaan oksigen . Mikroorganisma memecah bahan organik ke Biogas (terutamanya metana dan ${\text{Co}}_2$ ) dan jumlah enapcemar yang lebih rendah. Ini sering digunakan untuk air sisa industri kekuatan tinggi atau untuk merawat enapcemar yang dihasilkan dari proses aerobik. Contohnya ialah Selimut enapcemar anaerobik aliran ( $\text{UASB}$ ) .

• Proses anoksik: Proses ini adalah bebas oksigen , tetapi mikroorganisma menggunakan oksigen yang terikat secara kimia (khususnya dari nitrat or nitrit ion) bukannya molekul ${\text{O}}_2$ . Ini adalah langkah penting untuk denitrifikasi (mengeluarkan nitrogen) di banyak loji rawatan lanjutan.

2. Prinsip Rawatan Air Sisa Biologi

Keberkesanan rawatan air sisa biologi bergantung sepenuhnya kepada pemahaman dan mengawal dunia mikroskopik dalam reaktor. Bahagian ini memperincikan pelakon biologi utama dan proses biokimia asas yang mereka memdanu.

2.1 Peranan mikroorganisma

Sistem rawatan biologi yang sihat, sering disebut sebagai minuman keras campuran or biomassa , adalah ekosistem yang pelbagai. Matlamat kolektif komuniti mikrob ini adalah untuk mengambil bahan pencemar organik ("makanan") untuk berkembang, menghasilkan semula, dan menjana tenaga.

2.1.1 Bakteria

Bakteria adalah kerja -kerja proses rawatan. Mereka bertanggungjawab untuk sebahagian besar $\text{Bod}$ penyingkiran dan penyingkiran nutrien . Mereka membentuk flocs (kelompok kecil) yang penting untuk menetap di penjelasan. Kumpulan utama termasuk bakteria heterotropik (menggunakan sebatian karbon) dan bakteria autotropik (melakukan nitrifikasi).

2.1.2 Kulat

Kulat pada umumnya kurang dominan tetapi menjadi penting dalam keadaan tertentu, terutamanya dalam sistem yang merawat rendah $\text{Ph}$ atau sisa industri kekuatan tinggi. Walaupun mereka menyumbang kepada kemerosotan organik, pertumbuhan kulat yang berlebihan boleh menyebabkan Bulking (menetap enapcemar yang lemah) kerana struktur filamen mereka.

2.1.3 Protozoa

Protozoa dan organisma yang lebih tinggi (seperti rotifers) bukanlah penurunan utama tetapi memainkan peranan penting dalam menggilap efluen. Mereka mengambil bakteria tersebar dan bahan zarah halus, bertindak sebagai "pembersih" yang menyumbang kepada efluen akhir yang lebih jelas. Kehadiran dan kepelbagaian mereka juga merupakan petunjuk utama kesihatan dan kestabilan sistem biologi.

---

2.2 Reaksi Biokimia

Penyingkiran bahan pencemar berlaku melalui urutan tindak balas biokimia yang kompleks, yang dikategorikan oleh penerima elektron yang digunakan oleh mikroorganisma.

2.2.1 Proses Aerobik

Tindak balas ini berlaku di hadapan Oksigen terlarut ( $\text{Lakukan}$ ) . Penggunaan bakteria $\text{Lakukan}$ sebagai penerima elektron akhir untuk menukar bahan organik menjadi produk yang stabil dan tidak berbahaya.

Bahan organik O2 → Bakteria Co2 H2 O Sel baru

Nitrifikasi , proses aerobik dua langkah, adalah kunci untuk penyingkiran nitrogen:

1. Nitritation: Ammonia ( ${\text{NH}}_4^{}$ ) ditukar kepada nitrit ( ${\text{Tidak}}_2^{-}$ ).

2. Nitratasi: Nitrit ( ${\text{Tidak}}_2^{-}$ ) ditukar kepada nitrat ( ${\text{Tidak}}_3^{-}$ ).

2.2.2 Proses anaerobik

Tindak balas ini berlaku semasa ketiadaan lengkap ${\text{O}}_2$ . Proses ini melibatkan beberapa langkah untuk menukar bahan organik yang kompleks ke dalam Biogas (terutamanya metana ( ${\text{Ch}}_4$ ) dan ${\text{CO}}_2$ ), yang boleh digunakan sebagai sumber tenaga. Fasa utama adalah hidrolisis, asidogenesis, asetogenesis, dan akhirnya, Methanogenesis .

Bahan organik → bakteria Ch4 CO2 sel baru panas

2.2.3 Proses Anoksik

Tindak balas ini berlaku ketika $\text{Lakukan}$ tidak hadir, tetapi Nitrat ( ${\text{Tidak}}_3^{-}$ ) hadir. Bakteria tertentu menggunakan oksigen yang terikat secara kimia dalam molekul nitrat, mengurangkan nitrat menjadi tidak berbahaya gas nitrogen ( ${\text{N}}_2$ ) yang dibebaskan ke atmosfera. Proses ini dipanggil denitrifikasi dan penting untuk mencegah pencemaran nitrogen.

Bahan organik nitrat → bakteria nitrogen gas (n2) CO2 h2 o

---

2.3 Faktor yang mempengaruhi rawatan biologi

Kecekapan komuniti mikrob sangat sensitif terhadap keadaan dalam reaktor. Kawalan operasi memberi tumpuan kepada mengekalkan faktor -faktor ini dalam julat yang optimum.

2.3.1 Suhu

Aktiviti mikrob meningkat dengan suhu sehingga titik optimum (biasanya $20-35^{\circ }\text{C}$ untuk tumbuhan perbdanaran). Suhu yang lebih rendah melambatkan kadar tindak balas, sementara suhu yang terlalu tinggi boleh menafikan enzim, membunuh mikrob.

2.3.2 $\text{Ph}$

Sebilangan besar mikroorganisma berkembang maju dalam keadaan neutral $\text{Ph}$ julat (biasanya $6.5-7.5$ ). Melampau $\text{Ph}$ (berasid atau asas) boleh menghalang pertumbuhan bakteria dan menghentikan proses kritikal seperti nitrifikasi.

2.3.3 Ketersediaan Nutrien

Mikroorganisma memerlukan diet seimbang untuk berkembang. Kunci Macronutrien - Nitrogen (n) dan Fosforus (P) -must be available, often in the ratio of $\text{Bod}:\text{N}:\text{P}$ kira -kira $100:5:1$ . Kekurangan boleh mengehadkan pertumbuhan biomas yang diperlukan untuk merawat sisa.

2.3.4 Oksigen terlarut ( $\text{Lakukan}$ )

$\text{Lakukan}$ Tahap sangat penting untuk proses aerobik (biasanya dikekalkan pada $1-3\text{mg/l}$ ), sebagai oksigen yang tidak mencukupi akan melambatkan proses degradasi. Sebaliknya, $\text{Lakukan}$ mesti dikawal ketat atau tidak hadir anaerobik dan anoksik zon untuk proses masing -masing berlaku.

Inilah kdanungan draf untuk bahagian ketiga artikel anda, memberi tumpuan kepada Jenis proses rawatan air sisa biologi .

---

3. Jenis Proses Rawatan Air Sisa Biologi

Sistem rawatan biologi secara asasnya diklasifikasikan oleh bagaimana komuniti mikrob dikekalkan dan sama ada oksigen dibekalkan. Proses ini boleh dikelompokkan ke dalam aerobik (memerlukan oksigen), anaerobik (kekurangan oksigen), dan sistem hibrid.

3.1 Proses Rawatan Aerobik

Proses aerobik adalah jenis rawatan sekunder yang paling biasa, bergantung kepada bekalan oksigen yang berterusan untuk mengekalkan metabolisme mikrob. Mereka sangat berkesan untuk mengeluarkan bahan organik (Bod).

3.1.1 Proses enapcemar diaktifkan

Ini adalah sistem aerobik yang paling meluas di seluruh dunia. Ia melibatkan memperkenalkan air sisa ke dalam tangki berudara yang mengandungi penggantungan mikroorganisma ( enapcemar diaktifkan ). Mikroba memakan bahan pencemar, membentuk rumpun mikroba yang padat, mikroba (flocs), dan kemudian dipisahkan dari air yang dirawat dalam penjelasan sekunder. Sebahagian daripada enapcemar ini dikitar semula kembali ke tangki pengudaraan untuk mengekalkan kepekatan biomas aktif yang tinggi.

3.1.2 Penapis Menipu

Penapis penapis (atau penapis biologi) adalah sistem filem tetap di mana air sisa diedarkan di atas katil media (mis., Batu, plastik). A Biofilm (lapisan mikroorganisma) tumbuh di permukaan media. Sebagai air sisa "menetas", mikrob dalam biofilm menyerap dan merendahkan bahan organik. Peredaran udara semulajadi menyediakan oksigen yang diperlukan.

3.1.3 Penghubung Biologi Berputar (RBCS)

RBC adalah satu lagi sistem filem tetap yang terdiri daripada cakera besar, jarak dekat, berputar yang dipasang pada aci mendatar. Cakera sebahagiannya tenggelam dalam air sisa. Ketika cakera berputar, mereka secara bergantian mengambil filem air kumbahan dan kemudian mendedahkan biofilm ke atmosfera untuk pemindahan oksigen.

3.1.4 lagun berudara

Ini adalah lembangan besar, cetek yang menggunakan pengayuh permukaan atau sistem udara yang tersebar untuk menyediakan oksigen kepada populasi mikrob dalam air sisa. Mereka memerlukan kawasan tanah yang besar tetapi lebih mudah untuk beroperasi dan sesuai untuk kawasan yang mempunyai kepadatan penduduk yang lebih rendah.

3.1.5 Bioreactor membran (MbrS)

MBRS menggabungkan proses enapcemar aktif konvensional dengan a Penapisan membran unit (microfiltration atau ultrafiltration). Membran memisahkan pepejal, menghapuskan keperluan untuk penjelasan sekunder. Ini membolehkan kepekatan biomas yang lebih tinggi (tinggi $\text{Srt}$ ) dan menghasilkan efluen berkualiti tinggi, bersedia untuk digunakan semula.

---

3.2 Proses Rawatan Anaerobik

Proses anaerobik beroperasi tanpa oksigen dan sangat sesuai untuk merawat air kumbahan kekuatan tinggi atau untuk menstabilkan enapcemar, kerana mereka menghasilkan sumber tenaga yang berharga.

3.2.1 Pencernaan anaerobik

Ini terutamanya digunakan untuk menstabilkan enapcemar (Biosolids) yang dihasilkan oleh rawatan aerobik. Enapcemar diletakkan di dalam tangki yang dimeteraikan, dipanaskan di mana bakteria anaerobik menukar sebahagian besar pepejal organik ke Biogas ( ${\text{Ch}}_4$ ). Ini mengurangkan jumlah enapcemar dan bau.

3.2.2 Selimut enapcemar anaerobik ( $\text{UASB}$ ) Reaktor

The $\text{UASB}$ adalah sistem anaerobik yang tinggi di mana air sisa mengalir ke atas melalui "selimut" padat granul mikrob (enapcemar). Apabila bahan organik terdegradasi, biogas yang dihasilkan menyebabkan granul beredar, mewujudkan hubungan yang sangat baik antara biomas dan air sisa.

3.2.3 Penapis Anaerobik

Reaktor filem tetap ini penuh dengan media. Sisa air mengalir melalui katil yang dibungkus, dan mikroba anaerobik tumbuh melekat pada media, mewujudkan sistem yang sangat cekap untuk merawat sisa organik larut.

---

3.3 Proses Rawatan Hibrid

Sistem hibrid menggabungkan ciri -ciri jenis reaktor konvensional atau berbeza untuk meningkatkan kecekapan, terutamanya untuk penyingkiran nutrien dan kekangan ruang.

3.3.1 Reaktor Batch Sequencing ( $\text{SBRS}$ )

$\text{SBRS}$ adalah unik kerana semua peringkat rawatan (mengisi, bertindak balas, menyelesaikan, melukis) berlaku secara berurutan dalam a tangki tunggal . Mereka sangat fleksibel dan mudah disesuaikan untuk penyingkiran nutrien yang tepat dengan mengawal tempoh fasa aerobik, anoksik, dan anaerobik dalam kitaran.

3.3.2 Film tetap diaktifkan enapcemar ( $\text{Ifas}$ ) Sistem

$\text{Ifas}$ Sistem adalah hibrid enapcemar diaktifkan (pertumbuhan digantung) dan teknologi filem tetap. Pembawa biofilm (media plastik) ditambah terus ke dalam lembangan pengudaraan enapcemar yang diaktifkan. Ini membolehkan kepekatan biomas yang tinggi, menyediakan persekitaran yang stabil untuk bakteria yang semakin perlahan (seperti Nitrifiers) sambil mengekalkan fleksibiliti sistem enapcemar yang digantung.

4. Pertimbangan Reka Bentuk untuk Sistem Rawatan Biologi

Merancang loji rawatan biologi yang berkesan dan stabil memerlukan pemahaman yang mendalam tentang ciri -ciri air sisa dan penentukuran parameter reaktor yang teliti. Matlamatnya adalah untuk mewujudkan persekitaran yang optimum untuk mikroorganisma untuk berkembang maju dan menghapuskan bahan pencemar dengan cekap.

4.1 Ciri -ciri Air Sisa

Kejayaan sistem biologi bermula dengan tepat mencirikan air kumbahan yang berpengaruh (masuk).

4.1.1 $\text{Bod}$ (Permintaan oksigen biokimia)

$\text{Bod}$ adalah jumlah oksigen yang diperlukan oleh mikroorganisma untuk menguraikan bahan organik di dalam air sepanjang masa tertentu (biasanya lima hari, ${\text{Bod}}_5$ ). Ia adalah Parameter Reka Bentuk Utama Digunakan untuk mengukur reaktor biologi, kerana ia menentukan jumlah beban organik penduduk mikrob mesti dimakan.

4.1.2 $\text{Cod}$ (Permintaan oksigen kimia)

$\text{Cod}$ adalah jumlah oksigen yang diperlukan untuk mengoksida secara kimia semua bahan organik dan bukan organik. Ia mengukur kedua-dua komponen biodegradable dan bukan biodegradable. The $\text{Bod}/\text{Cod}$ Nisbah adalah penting: nisbah yang tinggi (mis.,> 0.5) menunjukkan sisa itu sangat tinggi biodegradable dan well-suited for biological treatment.

4.1.3 $\text{TSS}$ (Jumlah pepejal digantung)

$\text{TSS}$ mewakili pepejal yang dipegang dalam penggantungan. Tinggi $\text{TSS}$ boleh memerlukan rawatan utama yang lebih luas dan mempengaruhi pengurusan enapcemar biologi (biosolid). Penyelesaian yang baik $\text{TSS}$ adalah kritikal untuk menghasilkan efluen bersih.

4.1.4 Nutrien (nitrogen dan fosforus)

Kepekatan Nitrogen ( $\text{N}$ ) dan Fosforus ( $\text{P}$ ) kritikal kerana dua sebab:

1. Kesihatan mikrob: Mencukupi $\text{N}$ dan $\text{P}$ diperlukan untuk pertumbuhan biomas (The $100:\text{Bod}:5:\text{N}:1:\text{P}$ nisbah).

2. Kualiti efluen: Sekiranya nutrien ini terdapat dalam jumlah yang tinggi, sistem mesti direka khusus untuk Penyingkiran nutrien (Nitrifikasi/denitrifikasi dan penyingkiran fosforus biologi yang dipertingkatkan, $\text{Ebpr}$ ) untuk mengelakkan eutrophication dalam menerima perairan.

---

4.2 Kriteria Pemilihan Proses

Memilih proses biologi yang betul bergantung kepada beberapa faktor:

• Kekuatan Air Sisa: Kekuatan tinggi (tinggi $\text{Cod}/\text{Bod}$ ) sisa industri sering nikmat anaerobik processes untuk pengeluaran biogas, diikuti dengan penggilap. Kekuatan rendah ke sederhana Sisa perbandaran biasanya menggunakan enapcemar diaktifkan aerobik .

• Keperluan efluen: Had pelepasan yang ketat (terutamanya untuk nutrien) Menuntut sistem kompleks seperti $\text{MBRS}$ atau proses pelbagai peringkat ( $\text{SBRS}$ , enapcemar aktif pelbagai peringkat).

• Ketersediaan Tanah: Lokasi yang dikendalikan oleh ruang sering memerlukan teknologi tinggi, kompak seperti $\text{MBRS}$ or $\text{Ifas}$ , sementara lagun sesuai di mana tanah murah dan berlimpah.

• Kos operasi: Proses aerobik memerlukan input tenaga yang tinggi untuk pengudaraan, manakala proses anaerobik menjana tenaga (biogas), mempengaruhi kos jangka panjang.

---

4.3 Parameter Reka Bentuk Reaktor

Parameter ini adalah tuas operasi yang digunakan untuk mengawal ekosistem mikrob dalam reaktor.

4.3.1 Masa pengekalan hidraulik ( $\text{HRT}$ )

$\text{HRT}$ adalah masa purata satu unit air kekal di dalam reaktor.

Lebih lama $\text{HRT}$ Menyediakan lebih banyak masa hubungan antara mikroorganisma dan bahan pencemar, tetapi memerlukan saiz tangki yang lebih besar.

4.3.2 Masa pengekalan pepejal ( $\text{Srt}$ )

$\text{Srt}$ (Juga dipanggil $\text{Mcrt}$ atau masa pengekalan enapcemar) adalah masa purata mikroatauganisma (solids) kekal aktif dalam sistem.

$\text{Srt}$ adalah parameter kawalan paling penting untuk aktiviti biologi. Panjang $\text{Srt}$ (mis., $10-30$ hari) adalah perlu untuk memupuk organisma lambat seperti nitrifiers Untuk penyingkiran nitrogen.

4.3.3 Makanan-ke-mikroorganisma ( $\text{F}/\text{M}$ ) Nisbah

The $\text{F}/\text{M}$ nisbah adalah beban organik harian (makanan, diukur sebagai $\text{Bod}$ or $\text{Cod}$ ) dibekalkan setiap unit mikroorganisma ( $\text{M}$ , diukur sebagai minuman keras campuran yang tidak menentu pepejal atau $\text{MLVSS}$ ) dalam reaktor.

• A tinggi $\text{F}/\text{M}$ (mis., > 0.5 $\text{kg}\text{Bod}/\text{kg}\text{MLVSS}\cdot \text{d}$ ) Bermakna mikrob adalah "lapar" dan merawat air dengan cepat, tetapi enapcemar menetap dengan buruk.

• A rendah $\text{F}/\text{M}$ (mis., < 0.1 $\text{kg}\text{Bod}/\text{kg}\text{MLVSS}\cdot \text{d}$ ) menghasilkan enapcemar yang lebih tua, baik, tetapi memerlukan tangki yang lebih besar dan lebih perlahan.

---

4.4 Pengurusan enapcemar

Semua proses biologi menghasilkan Biomas berlebihan (enapcemar) yang mesti dikeluarkan dari sistem. Enapcemar ini sering $95-99\%$ air tetapi mengandungi bahan pencemar pekat, menjadikannya cabaran pelupusan. Rawatan enapcemar (penebalan, penyahairan, dan sering anaerobik digestion ) adalah komponen penting, kos tinggi pengurusan air kumbahan keseluruhan, yang bertujuan untuk menstabilkan bahan dan mengurangkan jumlahnya sebelum pelupusan akhir (mis., Permohonan tanah atau pelupusan sampah).

5. Aplikasi Rawatan Air Sisa Biologi

Rawatan biologi adalah teknologi yang sangat mudah disesuaikan, penting untuk memproses air sisa dari pelbagai sumber, dari kawasan metropolitan yang besar ke kemudahan perindustrian khusus.

5.1 Rawatan Air Sisa Perbandaran

Air kumbahan perbandaran, terutamanya yang diperoleh dari rumah kediaman, perniagaan komersial, dan institusi, adalah aplikasi klasik untuk rawatan biologi.

• Ciri -ciri: Ia biasanya mengandungi beban organik kekuatan sederhana ( $\text{Bod}$ dan $\text{Cod}$ ), tahap pepejal yang digantung tinggi ( $\text{TSS}$ ), dan sejumlah besar nutrien (nitrogen dan fosforus).

• Proses yang digunakan: Keretapi rawatan standard sangat bergantung Enapcemar diaktifkan Processes (sering diubahsuai untuk Penyingkiran nutrien biologi or $\text{Bnr}$ ) dan kadang-kadang sistem filem tetap seperti Penapis Penapis or $\text{RBCS}$ . Matlamat utama adalah untuk memenuhi piawaian pelepasan yang ketat untuk melindungi saluran air awam.

---

5.2 Rawatan Air Sisa Perindustrian

Air kumbahan perindustrian jauh lebih berubah -ubah dalam komposisi dan kepekatan daripada kumbahan perbandaran, sering menyampaikan cabaran unik yang memerlukan penyelesaian biologi yang disesuaikan.

5.2.1 Industri Makanan dan Minuman

• Ciri -ciri: Beban organik yang tinggi (gula, lemak, kanji) dan suhu yang sering tinggi.

• Proses yang digunakan: Sistem anaerobik Seperti $\text{UASB}$ Reaktor sering digunakan terlebih dahulu untuk mengendalikan yang tinggi $\text{Cod}$ dan generate valuable Biogas ( ${\text{Ch}}_4$ ) . Ini biasanya diikuti oleh sistem aerobik padat ( $\text{MBR}$ or $\text{Enapcemar diaktifkan}$ ) untuk penggilap akhir.

5.2.2 Industri Pulpa dan Kertas

• Ciri -ciri: Jumlah yang tinggi, warna, dan sebatian lignin yang terbiodegradasi.

• Proses yang digunakan: Sistem berskala besar seperti Lagun beredar atau enapcemar diaktifkan kadar tinggi adalah biasa kerana kadar aliran besar-besaran. Strain kulat atau bakteria khusus mungkin diperlukan untuk penyingkiran kompaun warna dan berterusan.

5.2.3 Industri Kimia

• Ciri -ciri: Mengandungi bahan pencemar toksik atau tidak konvensional (organik recalcitrant, logam berat) yang boleh menghalang aktiviti mikroba standard.

• Proses yang digunakan: Rawatan sering memerlukan bioreactor khusus, teguh atau pelbagai peringkat, kadang -kadang melibatkan Bioaugmentation (menambah budaya mikroba yang dipilih) atau gandingan dengan kaedah canggih seperti Proses pengoksidaan lanjutan ( $\text{AOPS}$ ) sebelum atau selepas peringkat biologi.

---

5.3 Rawatan Air Sisa Pertanian

Ini termasuk larian dari ladang dan, terutamanya, air sisa dari operasi pemakanan haiwan pekat ( $\text{Cafos}$ ), atau baja.

• Ciri -ciri: Kepekatan yang sangat tinggi $\text{Bod}$ , $\text{TSS}$ , patogen, dan terutama nutrien.

• Proses yang digunakan: Rawatan melibatkan lagun yang dibarisi, diikuti oleh pencernaan anaerobik (untuk mengurangkan jumlah dan menghasilkan tenaga) dan rawatan aerobik berikutnya untuk penyingkiran nutrien dan patogen sebelum permohonan atau pelepasan tanah.

---

5.4 Rawatan Air Sisa di Lokasi

Kaedah biologi adalah penting untuk merawat kumbahan di kawasan tanpa akses kepada sistem perbandaran berpusat.

• Tangki Septik: Walaupun terutamanya fizikal, lapisan enapcemar dalam tangki septik mengalami pencernaan anaerobik yang perlahan.

• Tumbuhan berskala kecil: Sistem seperti padat $\text{SBRS}$ atau pakej $\text{MBRS}$ digunakan untuk sekolah individu, hospital, pembangunan perumahan, atau tapak perindustrian terpencil, yang menawarkan efluen berkualiti tinggi dalam jejak kecil.

Inilah kdanungan draf untuk bahagian keenam artikel anda, memberi tumpuan kepada Kelebihan dan kekurangan rawatan biologi .

---

6. Kelebihan dan Kekurangan Rawatan Biologi

Walaupun proses biologi membentuk tulang belakang pengurusan air sisa moden, mereka tertakluk kepada batasan tertentu yang mesti diuruskan melalui reka bentuk dan operasi yang teliti.

6.1 Kelebihan

Rawatan biologi menawarkan faedah yang menarik berbanding alternatif fizikal atau kimia semata -mata.

6.1.1 Penyingkiran Pencemar Berkesan

Sistem biologi sangat cekap dalam mengeluarkan organik $\text{Bod}$ dan $\text{Cod}$ dari air kumbahan, sering mencapai $90\%$ -Perap pembuangan. Tambahan pula, mereka adalah cara yang paling praktikal dan kos efektif untuk berskala besar Penyingkiran nutrien biologi ( $\text{Bnr}$ ) , penting untuk melindungi saluran air sensitif dari eutrophication yang disebabkan oleh nitrogen dan fosforus yang berlebihan.

6.1.2 Keberkesanan Kos

Setelah dibina, kos operasi untuk proses biologi umumnya lebih rendah daripada rawatan kimia. Walaupun sistem aerobik memerlukan tenaga yang signifikan untuk pengudaraan, ini sering diimbangi oleh kos yang tinggi dan bekalan berterusan yang diperlukan untuk flocculants kimia atau precipitants yang diperlukan dalam kaedah bukan biologi. Sistem anaerobik boleh juga pengeluar tenaga bersih melalui generasi dan penggunaan biogas ( ${\text{Ch}}_4$ ).

6.1.3 mesra alam

Rawatan biologi secara asasnya melibatkan proses semulajadi, menukar bahan pencemar ke dalam produk yang stabil dan tidak toksik ( ${\text{CO}}_2$ , ${\text{H}}_2\text{O}$ , dan biomas). Yang terhasil Biosolid (enapcemar) Selalunya boleh dirawat dan selamat digunakan semula sebagai pindaan tanah, mempromosikan pendekatan ekonomi pekeliling kepada pengurusan sisa.

---

6.2 Kekurangan

Ketergantungan pada komuniti mikrob yang hidup memperkenalkan kelemahan operasi tertentu.

6.2.1 Kepekaan terhadap bahan toksik

Mikroorganisma adalah sel hidup dan mudah dihalang atau dibunuh oleh input tiba -tiba Bahan kimia perindustrian toksik , logam berat, tinggi $\text{Ph}$ (asid atau asas), atau kepekatan garam yang tinggi. "Beban kejutan" boleh menghapuskan biomas sistem, yang memerlukan hari atau minggu untuk penduduk pulih dan kualiti rawatan untuk kembali.

6.2.2 Ketidakstabilan proses

Sistem biologi boleh mengalami masalah ketidakstabilan yang berkaitan dengan kesihatan mikrob, seperti enapcemar bulking or berbuih .

• Bulking berlaku apabila bakteria filamen tumbuh secara berlebihan, menghalang flocs enapcemar dari menetap dengan betul dalam penjelasan, yang membawa kepada tinggi $\text{TSS}$ dalam efluen akhir.

• Berbuih sering disebabkan oleh jenis bakteria tertentu dan boleh membawa kepada isu -isu operasi dan bahaya keselamatan di permukaan tangki pengudaraan.

6.2.3 Pengeluaran enapcemar

Matlamat asas rawatan biologi adalah untuk menukar bahan pencemar terlarut ke dalam biomas pepejal (enapcemar). Penukaran yang diperlukan ini mewujudkan cabaran dan kos berterusan enapcemar management (penyahairan, penstabilan, dan pelupusan). Kos pengendalian enapcemar boleh diambil kira $30\%\text{to}50\%$ daripada jumlah belanjawan operasi untuk loji rawatan air sisa.

7. Kemajuan dan Inovasi Terkini

Bidang rawatan air sisa biologi terus berkembang, didorong oleh keperluan untuk kecekapan yang lebih besar, jejak kaki yang lebih kecil, dan pemulihan sumber yang meningkat. Inovasi baru -baru ini mengubah sistem tradisional.

7.1 Proses Pengoksidaan Lanjutan ( $\text{AOPS}$ )

$\text{AOPS}$ tidak ketat biologi tetapi semakin digunakan tandem dengan sistem biologi. Mereka melibatkan menjana spesies sementara yang sangat reaktif, seperti radikal hidroksil ( $\cdot \text{Oh}$ ) , yang cepat mengoksidakan dan memusnahkan bahan cemar organik yang tidak boleh dibina (recalcitrant atau micropollutants).

• Permohonan: $\text{AOPS}$ digunakan sebagai pra-rawatan untuk memecahkan sebatian toksik, menjadikannya mudah diakses oleh mikroorganisma, atau sebagai selepas rawatan (Tahap Tertiary) Untuk menggilap efluen dengan mengeluarkan jejak farmaseutikal dan racun perosak.

7.2 Bioaugmentasi dan Biostimulasi

Teknik -teknik ini memberi tumpuan kepada secara aktif menguruskan penduduk mikrob:

• Bioaugmentasi: Melibatkan Penambahan budaya mikroba yang dipilih secara khusus kepada reaktor. Ini biasanya dilakukan untuk memperkenalkan organisma yang mampu merendahkan bahan pencemar industri yang spesifik dan kompleks yang tidak dapat dikendalikan oleh biomas asli.

• Biostimulasi: Melibatkan mengoptimumkan persekitaran reaktor (mis., 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 Teknologi Enapcemar Granular

Inovasi ini menawarkan lonjakan utama dalam kecekapan sistem dan pengurangan jejak, terutamanya digunakan dalam Enapcemar granular aerobik ( $\text{AGS}$ ) sistem.

• Prinsip: Daripada membentuk flocs enapcemar yang diaktifkan tradisional, biomas secara spontan menganjurkan ke dalam padat, padat, sfera granul . Granul ini menyelesaikan dengan lebih cepat dan mempunyai zon yang berbeza (luaran aerobik, dalaman anoksik/anaerobik) yang membolehkan penyingkiran serentak karbon, nitrogen, dan fosforus dalam satu reaktor.

• Kelebihan: Membolehkan kepekatan biomas yang lebih tinggi dan menghapuskan keperluan untuk penjelasan berasingan, mengurangkan jejak tumbuhan sehingga sehingga $75\%$ .

7.4 Kejuruteraan Genetik Mikroorganisma

Walaupun masih terutamanya dalam fasa penyelidikan dan perintis, kejuruteraan genetik memegang janji besar. Para saintis menyiasat cara untuk:

• Meningkatkan kemerosotan: Ubah suai mikrob untuk mempercepat pecahan bahan pencemar organik yang berterusan ( $\text{Pops}$ ).

• Meningkatkan kecekapan: Organisma Jurutera untuk melakukan pelbagai tindak balas (mis., Nitrifikasi dan denitrifikasi serentak) dengan lebih berkesan atau untuk mentolerir keadaan toksik yang sebaliknya akan menghalang populasi semula jadi.