1。生物学的廃水処理の紹介

1.1生物学的廃水処理とは何ですか？

生物学的廃水処理 の力を活用するテクノロジーです 微生物 - 主に細菌 - 有機汚染物質、栄養素（窒素やリンなど）、および廃水で見つかった他の汚染物質を消費して分解する。基本的に、それは自然自身の自己浄化プロセスの制御された加速バージョンです。

基本的な目標は、有害、溶解、およびコロイド性物質（BoDとcoDに寄与する）を二酸化炭素、水、新しい微生物バイオマス（スラッジ）などの無害な副産物に変換することです。この方法は、水が環境に戻される前に有機負荷の大部分を除去するための最も効果的であり、多くの場合最も費用効率の高い方法であるため、重要です。

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1.2廃水管理における生物学的治療の重要性

廃水の制御されていない排出は、公衆衛生と水生生態系に深刻なリスクをもたらします。高濃度の有機物枯渇 溶存酸素 水を受けて、魚や他の水生生物の死につながります。さらに、過剰な栄養素は大規模な原因となる可能性があります 藻類の咲き （富栄養化）、および病原体は病気を散布する可能性があります。

生物学的治療は、いくつかの理由で近代的な廃水管理のリンチピンです。

• 効果的な汚染物質除去： 効率的に削除します 生化学的酸素需要（bod） 、これは生分解性有機物の尺度です。

• 栄養コントロール： 削除するように特別に設計できます 窒素 （酸素の枯渇と毒性を防ぐため）および リン （富栄養化を制御するため）。

• 費用対効果： 一般に、大規模用途向けの純粋な化学的または物理的な高度な治療オプションよりもエネルギー集約型であり、安価です。

1.2.1二次段階としての生物学的治療

廃水処理は通常、一連の段階で達成されます。

1. 一次治療： 大きなタンクで重力が使用され、最も重い固形物（TSS）を落ち着かせ、グリースと浮遊材料をすくい取る物理的なプロセス。

2. 二次治療： これが 生物学的治療段階 。一次清澄器から流れる水には、依然として高レベルの溶解した微細なコロイド有機物が含まれています。この負荷を消費するために微生物が導入されます。

3. 三次/高度な治療： 水が安全に排出または再利用される前に、特定の汚染物質または栄養素のろ過、消毒、高度な除去を含む最終的な研磨段階。

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1.3生物学的プロセスの概要

生物学的廃水処理プロセスは、関係する微生物の酸素要件に基づいて広く分類されています。

• 好気性プロセス： これらのシステムが必要です 溶存酸素 (DO) 機能する。微生物は酸素を使用して、有機汚染物質を二酸化炭素、水、および新しい細胞に代謝します。これは、BoD除去の最も一般的な方法です。例には含まれます 活性汚泥 そして トリクリングフィルター .

• 嫌気性プロセス： これらのシステムはで動作します 酸素の欠如 。微生物は有機物を分解します バイオガス （主にメタンと ${\text{co}}_2$ ）およびスラッジの量が少ない。これらは、多くの場合、高強度の産業廃水や、結果として得られるスラッジを好気性プロセスから処理するために使用されます。例は次のとおりです アップフロー嫌気性スラッジブランケット（ $\text{uasb}$ ）） .

• 無酸素プロセス： これらのプロセスはです 酸素なし 、しかし、微生物は化学的に結合した酸素を利用します（特にから 硝酸塩 または 亜硝酸塩 イオン）分子の代わりに ${\text{o}}_2$ 。これが重要なステップです 脱窒 （窒素の除去）多くの高度な治療プラントで。

2。生物学的廃水処理の原理

生物学的廃水処理の有効性は、反応器内の微視的な世界を理解し、制御することに完全にかかっています。このセクションでは、主要な生物学的俳優と彼らが駆動する基本的な生化学プロセスについて詳しく説明しています。

2.1微生物の役割

しばしば呼ばれる健康な生物学的治療システム 混合酒 または バイオマス 、多様なエコシステムです。この微生物コミュニティの集合的な目標は、有機汚染物質（「食物」）を消費して、エネルギーを成長させ、繁殖させ、生成することです。

2.1.1細菌

細菌は治療プロセスの主力です。彼らは大多数の責任を負っています $\text{bod}$ 除去 そして 栄養素の除去 。それらは、クラリフィアに落ち着くために重要なフロッツ（小さなクラスター）を形成します。重要なグループには、従属栄養細菌（炭素化合物の消費）と独立栄養細菌（硝化を行う）が含まれます。

2.1.2菌

菌類は一般的に支配的ではありませんが、特定の条件、特にシステムの治療で重要になります 低い $\text{ph}$ または high-strength industrial wastes. While they contribute to organic degradation, excessive fungal growth can cause バルキング （スラッジの沈殿が不十分）糸状構造による。

2.1.3原生動物

原生動物および他の高等生物（回転剤など）は主要な劣化者ではなく、重要な役割を果たしています 研磨 排水。彼らは分散した細菌と微粒子状物質を消費し、より明確な最終排水に寄与する「クリーナー」として機能します。それらの存在と多様性は、 健康と安定性 生物系の。

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2.2生化学的反応

汚染物質の除去は、微生物が使用する電子受容体によって分類される一連の複雑な生化学反応を介して発生します。

2.2.1好気性プロセス

これらの反応は、の存在下で発生します 溶解した酸素（ $\text{する}$ ）） 。細菌の使用 $\text{する}$ 有機物を安定した無害な製品に変換するための最終的な電子受容体として。

有機物O2→細菌cO2 h2 O新しい細胞

硝化 、2段階の好気性プロセスは、窒素除去の鍵です。

1. 硝化： アンモニア（ ${\text{nH}}_4^{}$ ）） is converted to Nitrite ( ${\text{いいえ}}_2^{-\; -}$ ））.

2. 硝酸塩： 亜硝酸塩（ ${\text{いいえ}}_2^{-\; -}$ ）） is converted to Nitrate ( ${\text{いいえ}}_3^{-\; -}$ ））.

2.2.2嫌気性プロセス

これらの反応は、完全に存在しない場合に発生します ${\text{O}}_2$ 。このプロセスには、複雑な有機物をに変換するためのいくつかのステップが含まれます バイオガス （主に メタン（ ${\text{ch}}_4$ ）） そして ${\text{co}}_2$ ）、エネルギー源として使用できます。主要な段階は、加水分解、酸性発生、アセトゲン、そして最後に メタン生成 .

有機物→バクテリアch4 CO2新しい細胞熱

2.2.3無酸素プロセス

これらの反応は、いつに発生します $\text{する}$ 不在ですが、 硝酸塩 （ ${\text{いいえ}}_3^{-\; -}$ ）） 存在します。特定の細菌は硝酸分子に化学的に結合した酸素を利用して、硝酸塩を無害に減らします 窒素ガス（ ${\text{n}}_2$ ）） 大気中にリリースされます。このプロセスは呼び出されます 脱窒 そして is essential for preventing nitrogen pollution.

硝酸有機物→バクテリア窒素ガス（n2）CO2 H2 o

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2.3生物学的治療に影響を与える要因

微生物群集の効率は、原子炉内の状態に非常に敏感です。オペレーショナルコントロールは、これらの要因を最適な範囲内で維持することに焦点を当てています。

2.3.1温度

微生物活性は、温度とともに最適なポイントまで増加します（通常 $20-\; -35^{\circ }\text{C}$ 都市植物の場合）。温度が低いほど反応速度が低下しますが、高温が過度に酵素を変性させ、微生物を殺す可能性があります。

2.3.2 $\text{ph}$

ほとんどの微生物は、ほぼ中立で繁栄します $\text{ph}$ 範囲（通常 $6.5-\; -7.5$ ）。過激 $\text{ph}$ （酸性または塩基性）は、細菌の成長を阻害し、硝化などの重要なプロセスを停止できます。

2.3.3栄養の入手可能性

微生物は、成長するためにバランスの取れた食事が必要です。鍵 主要栄養素 - 窒素（n） そして リン（p） - must be available, often in the ratio of $\text{bod}：\text{n}：\text{p}$ の $100：5：1$ 。欠乏は、廃棄物の治療に必要なバイオマスの成長を厳しく制限する可能性があります。

2.3.4溶解酸素（ $\text{する}$ ））

$\text{する}$ レベルは重要です 好気性プロセス （通常、維持されます $1-\; -3\text{mg/l}$ ））, as insufficient oxygen will slow the degradation process. Conversely, $\text{する}$ 厳密に制御されるか、存在しない必要があります 嫌気性 そして 無酸素 それらのプロセスが発生するためのゾーン。

これがドラフトコンテンツです 第三の部分 あなたの記事のうち、に焦点を当てています 生物学的廃水処理プロセスの種類 .

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3。生物学的廃水処理プロセスの種類

生物学的治療システムは、微生物群集がどのように維持されているか、酸素が供給されるかどうかによって根本的に分類されます。これらのプロセスは、好気性（酸素を必要とする）、嫌気性（酸素の欠如）、およびハイブリッドシステムにグループ化できます。

3.1好気性治療プロセス

好気性プロセスは、微生物代謝を維持するための酸素の連続供給に依存する最も一般的なタイプの二次治療です。彼らは有機物（bod）を除去するのに非常に効果的です。

3.1.1アクティブ化されたスラッジプロセス

これは、世界的に最も広範囲にわたる好気性システムです。それには、微生物の懸濁液を含む航空タンクに廃水を導入することが含まれます（ 活性汚泥 ））. The microbes consume the pollutants, form dense, settlable microbial clumps (flocs), and are then separated from the treated water in a secondary clarifier. A portion of this sludge is recycled back to the aeration tank to maintain a high concentration of active biomass.

3.1.2トリクリングフィルター

トリクリングフィルター（または生物学的フィルター）は、廃水がメディアのベッド（岩、プラスチックなど）の上に分布する固定繊維システムです。 a バイオフィルム （微生物の層）媒体表面で成長します。廃水が「トリクル」を下にすると、バイオフィルムの微生物が有機物を吸収して分解します。天然の空気循環は必要な酸素を提供します。

3.1.3回転生物コンタクタ（RBC）

RBCは、水平シャフトに取り付けられた、密接に間隔を空けた大きく、回転するディスクで構成される別の固定フィルムシステムです。ディスクは廃水に部分的に水没しています。ディスクが回転すると、廃水のフィルムを交互に拾い上げてから、バイオフィルムを酸素移動のために大気にさらします。

3.1.4通気ラグーン

これらは、廃水内の微生物集団に酸素を提供するために表面エアレーターまたは拡散した空気システムを使用する大きくて浅い盆地です。彼らは大きな土地エリアを必要としますが、動作がより簡単で、人口密度が低いエリアに最適です。

3.1.5膜バイオリアクター（mBRS）

mBRSは、従来の活性汚泥プロセスをaと組み合わせます 膜ろ過 ユニット（微小ろ過または限外ろ過）。膜は固体を分離し、二次清澄器の必要性を排除します。これにより、はるかに高い濃度のバイオマスが可能になります（高 $\text{SRT}$ ）） and produces exceptionally high-quality effluent, ready for reuse.

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3.2嫌気性治療プロセス

嫌気性プロセスは酸素なしで動作し、高強度の廃水の治療やスラッジの安定化に特に適しています。

3.2.1嫌気性消化

これは主に安定化に使用されます スラッジ （バイオソリッド）有酸素治療によって生成された。スラッジは密閉された加熱タンクに配置され、そこでは嫌気性細菌が有機固体のかなりの部分をバイオガスに変換します（ ${\text{ch}}_4$ ））. This reduces sludge volume and odor.

3.2.2アップフロー嫌気性スラッジブランケット（ $\text{uasb}$ ）） Reactors

$\text{uasb}$ は、排水が微生物顆粒（スラッジ）の密な「毛布」を通って上向きに流れる高速嫌気性システムです。有機物が分解されると、生成されたバイオガスにより顆粒が循環し、バイオマスと廃水の間に優れた接触が生じます。

3.2.3嫌気性フィルター

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.

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3.3ハイブリッド治療プロセス

ハイブリッドシステムは、特に栄養素の除去とスペースの制約のために、従来の反応器タイプまたは異なる反応器タイプの機能を組み合わせて、効率を向上させます。

3.3.1バッチリアクターのシーケンス（ $\text{SBRS}$ ））

$\text{SBRS}$ すべての治療段階（充填、反応、沈降、描画）が順番に発生するという点でユニークです 単一タンク 。それらは、サイクル内の有酸素、無酸素、嫌気性相の期間を制御することにより、非常に柔軟で簡単に適応できます。

3.3.2統合された固定フィルム活性スラッジ（ $\text{Ifas}$ ）） Systems

$\text{Ifas}$ システムは、活性化スラッジ（懸濁成長）と固定繊維技術のハイブリッドです。バイオフィルムキャリア（プラスチック媒体）は、活性汚泥曝気盆地に直接追加されます。これにより、バイオマス濃度が高くなり、懸濁したスラッジシステムの柔軟性を維持しながら、成長が遅い細菌（窒素症など）の安定した環境を提供します。

4。生物学的治療システムの設計上の考慮事項

効果的で安定した生物学的処理プラントを設計するには、廃水特性を深く理解し、原子炉パラメーターの慎重なキャリブレーションが必要です。目標は、微生物が繁栄し、汚染物質を効率的に除去するための最適な環境を作成することです。

4.1廃水特性

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

4.1.1 $\text{bod}$ （生化学的酸素需要）

$\text{bod}$ 微生物が特定の時間にわたって水中の有機物を分解するために必要な酸素の量（通常5日間、 ${\text{bod}}_5$ ））. It is the 一次設計パラメーター 微生物集団が消費しなければならない有機負荷の量を指示するため、生物学的反応器のサイズに使用されます。

4.1.2 $\text{タラ}$ （化学酸素需要）

$\text{タラ}$ 化学的に酸化するために必要な酸素の量です 全て またはganic and inorganic matter. It measures both biodegradable and non-biodegradable components. The $\text{bod}/\text{タラ}$ 比率は重要です：高い比率（例：> 0.5）は、廃棄物が非常に高いことを示しています 生分解性 そして well-suited for biological treatment.

4.1.3 $\text{TSS}$ （総懸濁固形物）

$\text{TSS}$ サスペンションに保持されている固体を表します。高い $\text{TSS}$ より広範な一次治療を必要とし、生物学的スラッジ（バイオソリッド）の管理に影響を与えることができます。の良い落ち着き $\text{TSS}$ きれいな排水を生成するために重要です。

4.1.4栄養素（窒素とリン）

concentration of 窒素（ $\text{n}$ ）） そして リン（ $\text{p}$ ）） 2つの理由で重要です。

1. 微生物の健康： 十分な $\text{n}$ そして $\text{p}$ バイオマスの成長に必要です（ $100：\text{bod}：5：\text{n}：1：\text{p}$ 比率）。

2. 排水品質： これらの栄養素が大量に存在する場合、システムは特別に設計されている必要があります 栄養素の除去 （硝化/脱窒および生物学的リン除去の強化、 $\text{EBPR}$ ）） to prevent eutrophication in receiving waters.

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4.2プロセス選択基準

適切な生物学的プロセスを選択することは、いくつかの要因に依存します。

• 廃水強度： 高強度（高 $\text{タラ}/\text{bod}$ ）） industrial waste often favors 嫌気性 processes バイオガス生産のために、それに続いて研磨します。低から中程度の強度都市廃棄物は通常使用します 好気性活性汚泥 .

• 排水要件： 厳格な排出制限（特に栄養素の場合） $\text{mBRS}$ または multi-stage processes ( $\text{SBRS}$ 、マルチステージ活性スラッジ）。

• 土地の可用性： スペースに制約のある場所には、多くの場合、高速のコンパクトなテクノロジーが必要です $\text{mBRS}$ または $\text{Ifas}$ 、ラグーンは、土地が安くて豊富な場合に適しています。

• 運用コスト： 有酸素プロセスには曝気のために高エネルギー入力が必要ですが、嫌気性プロセスはエネルギー（バイオガス）を生成し、長期コストに影響を与えます。

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4.3リアクター設計パラメーター

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

4.3.1油圧保持時間（ $\text{HRT}$ ））

$\text{HRT}$ 水の単位が原子炉内に残っている平均時間です。

より長い $\text{HRT}$ 微生物と汚染物質の間でより多くの接触時間を提供しますが、タンクのサイズが大きいです。

4.3.2固体保持時間（ $\text{SRT}$ ））

$\text{SRT}$ （呼ばれます $\text{mcrt}$ または Sludge Retention Time) is the average time the 微生物 (solids) システムでアクティブを維持します。

$\text{SRT}$ です 最も重要な制御パラメーター 生物活性のため。平行 $\text{SRT}$ （例えば。、 $10-\; -30$ 日）は、ゆっくりと成長する生物を栽培するために必要です 窒素 窒素除去用。

4.3.3食物からミクロアガニズム（ $\text{f}/\text{m}$ ）） Ratio

$\text{f}/\text{m}$ 比率は、毎日の有機負荷です（食物、測定されます $\text{bod}$ または $\text{タラ}$ ）） supplied per unit mass of microorganisms ( $\text{m}$ 、混合液揮発性懸濁固形物として測定または $\text{mLVSS}$ ）） in the reactor.

• a 高い $\text{f}/\text{m}$ （例えば。、 > 0.5 $\text{kg}\text{bod}/\text{kg}\text{mLVSS}de\text{d}$ ）） means microbes are "hungry" and treat the water quickly, but the sludge settles poorly.

• a 低い $\text{f}/\text{m}$ （例えば。、 < 0.1 $\text{kg}\text{bod}/\text{kg}\text{mLVSS}de\text{d}$ ）） results in older, well-settling sludge, but requires a larger tank and is slower.

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4.4スラッジ管理

すべての生物学的プロセスが生成します 余分なバイオマス（スラッジ） それはシステムから削除する必要があります。このスラッジはしばしばです $95-\; -99％$ 水ですが、濃縮汚染物質が含まれているため、処分の課題になっています。 スラッジ治療 （肥厚、脱水、そして頻繁に 嫌気性 digestion ）） is a crucial, high-cost component of overall wastewater management, aiming to stabilize the material and reduce its volume before final disposal (e.g., land application or landfilling).

5。生物学的廃水処理の応用

生物学的治療は非常に適応性のある技術であり、大都市圏から特殊な産業施設に至るまで、多様なソースからの廃水を処理するために不可欠です。

5.1市営廃水処理

主に住宅、商業企業、および機関から調達された地方自治体の廃水は、生物学的治療のための古典的なアプリケーションです。

• 特性： 通常、中強度の有機負荷が含まれています（ $\text{bod}$ そして $\text{タラ}$ ））, high levels of suspended solids ( $\text{TSS}$ ））, and significant amounts of nutrients (nitrogen and phosphorus).

• 使用されるプロセス： standard treatment train relies heavily on 活性汚泥 Processes （しばしば変更されます 生物学的栄養素除去 または $\text{BNR}$ ）） and sometimes fixed-film systems like トリクリングフィルター または $\text{RBCS}$ 。主な目標は、公共の水路を保護するために厳しい退院基準を満たすことです。

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5.2産業廃水処理

産業廃水は、都市下水よりも組成と濃度がはるかに多様であり、カスタマイズされた生物学的ソリューションを必要とするユニークな課題を提示することがよくあります。

5.2.1食品および飲料産業

• 特性： 高い有機荷重（砂糖、脂肪、澱粉）、そしてしばしば高温。

• 使用されるプロセス： anaerobic systems のように $\text{uasb}$ 原子炉は、最初に高さを処理するために頻繁に採用されます $\text{タラ}$ そして generate valuable バイオガス ( ${\text{ch}}_4$ ）） 。これには通常、コンパクトな好気性システムが続きます（ $\text{mBR}$ または $\text{activated Sludge}$ ）） for final polishing.

5.2.2パルプおよびペーパー産業

• 特性： 大量、色、ゆっくりと生分解性のリグニン化合物。

• 使用されるプロセス： などの大規模システム aerated Lagoons または 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化学産業

• 特性： 標準的な微生物活性を阻害する可能性のある特定の毒性または非存続汚染物質（繰り返しの有機物、重金属）が含まれています。

• 使用されるプロセス： 治療には、多くの場合、特殊な堅牢なバイオリアクターまたは複数の段階が必要であり、時には関与する必要があります 生命測定 （特別に選択された微生物培養を追加）またはような高度な方法を使用した結合 advanced Oxidation Processes ( $\text{aOPs}$ ）） 生物学的段階の前または後。

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5.3農業廃水処理

これには、農場からの流出や、特に、濃縮動物給餌操作からの廃水が含まれます。 $\text{カフォス}$ ））, or manure.

• 特性： 非常に高い濃度の $\text{bod}$ 、 $\text{TSS}$ 、 pathogens, and especially nutrients.

• 使用されるプロセス： 治療には、裏打ちされたラグーンが含まれ、それに続いて嫌気性消化（体積を減らしてエネルギーを生成するため）と、土地適用または排出前の栄養素および病原体除去のための好気性治療が含まれます。

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5.4オンサイト廃水処理

生物学的方法は、中央の市営システムにアクセスできない地域の下水を治療するために不可欠です。

• 浄化槽： 主に物理的なものですが、浄化槽のスラッジ層は遅い嫌気性消化を受けます。

• 小規模な植物： コンパクトのようなシステム $\text{SBRS}$ または package $\text{mBRs}$ 個々の学校、病院、住宅開発、または遠隔地の産業サイトに使用され、小さなフットプリントで高品質の排水を提供します。

これがドラフトコンテンツです 6番目 あなたの記事のうち、に焦点を当てています 生物学的治療の利点と短所 .

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6.生物学的治療の利点と短所

生物学的プロセスは最新の廃水管理のバックボーンを形成しますが、慎重な設計と操作を通じて管理する必要がある特定の制限の対象となります。

6.1利点

生物学的治療は、純粋に物理的または化学的な代替品よりも魅力的な利点を提供します。

6.1.1効果的な汚染物質除去

生物学的システムは、除去に非常に効率的です またはganic $\text{bod}$ そして $\text{タラ}$ しばしば達成する廃水から $90％$ - プラス除去率。さらに、それらは大規模な最も実用的で費用対効果の高い手段です 生物学的栄養素除去（ $\text{BNR}$ ）） 、過剰な窒素とリンによる富栄養化から敏感な水路を保護するために不可欠です。

6.1.2費用対効果

構築されると、生物学的プロセスの運用コストは一般に化学処理の運用コストよりも低くなります。有酸素系には曝気に大きなエネルギーが必要ですが、これはしばしば、非生物学的方法で必要な化学凝集剤または沈殿剤に必要な高コストと継続的な供給によって相殺されます。 嫌気性システム さえできます ネットエネルギー生産者 バイオガスの生成と使用を通じて（ ${\text{ch}}_4$ ））.

6.1.3環境に優しい

生物学的治療には基本的に自然なプロセスが含まれ、汚染物質を安定した非毒性製品に変換します（ ${\text{co}}_2$ 、 ${\text{H}}_2\text{O}$ 、 and biomass). The resulting バイオソリッド（スラッジ） 多くの場合、扱い、廃棄物管理への循環経済アプローチを促進するために、土壌修正として安全に再利用できます。

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6.2短所

reliance on a living microbial community introduces certain operational vulnerabilities.

6.2.1毒性物質に対する感度

微生物は生きている細胞であり、突然の入力によって簡単に阻害または殺すことができます 有毒な工業化学物質 、 heavy metals, high $\text{ph}$ （酸またはベース）、または高塩濃度。 「衝撃負荷」は、システムのバイオマスを一掃することができ、人口が回復し、治療の質が戻るのに数日または数週間が必要です。

6.2.2プロセスの不安定性

生物学的システムは、微生物の健康に関連する不安定性の問題に苦しむ可能性があります。 スラッジ bulking または 発泡 .

• バルキング 糸状菌が過度に成長すると発生し、汚泥フロックが洗浄剤に適切に沈殿するのを防ぎ、高くなります $\text{TSS}$ 最終的な排水。

• 発泡 多くの場合、特定の種類の細菌によって引き起こされ、曝気タンク表面の運用上の問題と安全上の危険につながる可能性があります。

6.2.3スラッジ生産

fundamental goal of biological treatment is to convert dissolved pollutants into solid biomass (sludge). This necessary conversion creates the ongoing challenge and cost of スラッジ management （脱水、安定化、および廃棄）。スラッジ処理コストが説明できます $30％\text{に}50％$ 廃水処理プラントの総営業予算のうち。

7。最近の進歩と革新

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高度な酸化プロセス（ $\text{aOPs}$ ））

$\text{aOPs}$ 厳密に生物学的ではありませんが、ますます使用されています タンデム 生物学的システムを使用。それらは、 ヒドロキシルラジカル（ $de\text{おお}$ ）） 、 which rapidly oxidize and destroy organic contaminants that are non-biodegradable (recalcitrant or micropollutants).

• application: $\text{aOPs}$ aとして使用されます 前処理 有毒化合物を分解し、微生物がアクセスできるようにするため、または 治療後 （三次段階）医薬品と農薬の痕跡を除去して排水を磨きます。

7.2生物序と生体刺激

se techniques focus on actively managing the microbial population:

• 生命測定: 関与します 特別に選択された非ネイティブ微生物培養の追加 原子炉へ。これは通常、ネイティブバイオマスが処理できない特定の複雑な産業汚染物質を分解できる生物を導入するために行われます。

• 生体刺激： 関与します 原子炉環境の最適化 （例えば。、 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粒状スラッジ技術

このイノベーションは、主にで利用されているシステム効率とフットプリント削減の大きな飛躍を提供します 好気性顆粒スラッジ（ $\text{aGS}$ ）） システム。

• 原理： 伝統的な活性汚泥フロックを形成する代わりに、バイオマスは自発的に密集したコンパクトな球状に整理します 顆粒 。これらの顆粒は大幅に高速に沈殿し、単一の反応器で炭素、窒素、リンの同時除去を可能にする異なるゾーン（好気性、無酸素/嫌気性内部）を持っています。

• advantage: allows for much higher biomass concentration and eliminates the need for a separate clarifier, reducing plant footprint by up to $75％$ .

7.4微生物の遺伝子工学

まだ主に研究とパイロットの段階にありますが、遺伝子工学は計り知れない約束を持っています。科学者は次の方法を調査しています：

• 劣化を強化する： 微生物を変更して、持続性の有機汚染物質の故障を加速します（ $\text{pOPs}$ ））.

• 効率の向上： エンジニア生物は、複数の反応（例えば、同時硝化と脱窒）をより効果的に行うか、そうでなければ天然集団を阻害する毒性条件に耐えるためのエンジニア生物。