1. InleiDing naart biologische afvalwaterbehEneling

1.1 Wat is biologische afvalwaterbehEneling?

Biologische afvalwaterbehEneling is een technologie Die de kracht van maakt micro -ofganismen -PRIMAAL bacteriën - om ofganische verontreinigende stoffen,,, voedingsstoffen (zoals stikstof en fosfof)))))))))))))))))) te consumeren en af ​​te breken en af ​​te breken en Enere verontreinigingen in afvalwater. In wezen is het een gecontroleerde, versnelde versie van het eigen zelf-zuiveringsproces van de natuur.

Het fundamentele doel is om schadelijke, opgeloste en colloïdale stoffen (die bijdragen aan BZV en KABELJAUW) om te zetten in onschadelijke bijproducten, zoals koolstofdioxide, water en nieuwe microbiële biomassaa (slib). Deze methode is van vitaal belang omdat het de meest effectieve en vaak de meest kostenefficiënte manier is om het grootste deel van de ofganische belasting te verwijderen voofdat water naar het milieu wofdt geretourneerd.

---

1.2 Belang van biologische behEneling bij afvalwaterbeheer

Ongecontroleerde ontslag van afvalwater vofmt ernstige risico's voof de volksgezondheid en aquatische ecosystemen. De hoge concentratie van organische stof put uit opgeloste zuurstof Bij het ontvangen van wateren, wat leidt tot de dood van vissen en Ener waterleven. Bovendien kunnen overtollige voedingsstoffen massaal veroorzaken algenbloei (eutrofiëring) en ziekteverwekkers kunnen ziekte verspreiden.

Biologische behEneling is de spil van het moderne afvalwaterbeheer om verschillende redenen:

• Effectieve verwijdering van verontreinigende stoffen: Het verwijdert efficiënt Biochemische zuurstofvraag (Bodem) , wat de maat is voor biologisch afbreekbare organische stof.

• Nutriëntencontrole: Het kan specifiek worden ontworpen om te verwijderen stikstof (om zuurstofuitputting en toxiciteit te voorkomen) en fosfor (om eutrofiëring te beheersen).

• Kosteneffectiviteit: Het is over het algemeen minder energie-intensief en goedkoper dan puur chemische of fysische geavanceerde behEnelingsopties voor grootschalige toepassingen.

1.2.1 Biologische behEneling als het secundaire stadium

Afvalwaterzuivering wordt meestal bereikt in een reeks fasen:

1. Primaire behandeling: Een fysiek proces waarbij zwaartekracht wordt gebruikt in grote tanks om de zwaarste vaste stoffen (TSS) te regelen en vet en zwevend materiaal af te scheren.

2. Secundaire behandeling: Dit is de Biologisch behandelingsstadium . Het water dat uit primaire verduidelijkers stroomt, bevat nog steeds hoge niveaus van opgeloste en fijne colloïdale organische stof; Micro -organismen worden geïntroduceerd om deze belasting te consumeren.

3. Tertiaire/geavanceerde behandeling: Een laatste polijstfase die filtratie, desinfectie en geavanceerde verwijdering van specifieke verontreinigingen of voedingsstoffen kan omvatten voordat het water veilig wordt ontslagen of hergebruikt.

---

1.3 Overzicht van biologische processen

Biologische afvalwaterzuiveringsprocessen worden breed gecategoriseerd op basis van de zuurstofvereisten van de betrokken micro -organismen:

• Aerobe processen: Deze systemen vereisen opgeloste zuurstof (DO) functioneren. Micro -organismen gebruiken de zuurstof om organische verontreinigende stoffen te metaboliseren in koolstofdioxide, water en nieuwe cellen. Dit is de meest voorkomende methode voor het verwijderen van BZV. Voorbeelden zijn onder meer Geactiveerd slib and Druppelende filters .

• Anaërobe processen: Deze systemen werken in de afwezigheid van zuurstof . Micro -organismen breken organische materie af in biogas (voornamelijk methaan en ${\text{CO}}_2$ ) en een lager volume slib. Deze worden vaak gebruikt voor industrieel afvalwater van hoge sterkte of voor het behandelen van het resulterende slib van aerobe processen. Een voorbeeld is de Upflaag anaërobe slib deken ( $\text{UASB}$ ) .

• Anoxische processen: Deze processen zijn zuurstofvrij , maar de micro -organismen gebruiken chemisch gebonden zuurstof (specifiek uit nitraat or nitriet ionen) in plaats van moleculair ${\text{O}}_2$ . Dit is de cruciale stap voor denitrificatie (Stikstof verwijderen) In veel geavanceerde behandelingsinstalleaties.

2. Principes van biologische afvalwaterbehandeling

De werkzaamheid van biologische afvalwaterbehandeling hangt volledig af van het begrijpen en beheersen van de microscopische wereld in de reactor. Deze sectie beschrijft de belangrijkste biologische actoren en de fundamentele biochemische processen die ze stimuleren.

2.1 Rol van micro -organismen

Een gezond biologisch behandelingssysteem, vaak aangeduid als gemengde drank or biomass , is een divers ecosysteem. Het collectieve doel van deze microbiële gemeenschap is om de organische verontreinigende stoffen (het "voedsel") te consumeren om energie te laten groeien, reproduceren en energie te genereren.

2.1.1 bacteriën

Bacteriën zijn de werkpaarden van het behandelingsproces. Ze zijn verantwoordelijk voor de overgrote meerderheid van $\text{Bodem}$ verwijdering and verwijdering van voedingsstoffen . Ze vormen vlokken (kleine clusters) die cruciaal zijn voor het vestigen in klaringsmiddelen. Sleutelgroepen omvatten heterotrofe bacteriën (verbruik koolstofverbindingen) en autotrofe bacteriën (nitrificatie uitvoeren).

2.1.2 Fungi

Schimmels zijn over het algemeen minder dominant, maar worden in bepaalde omstandigheden belangrijk, met name bij het behandelen van systemen laag $\text{pH}$ of zeer sterk industrieel afval. Hoewel ze bijdragen aan organische afbraak, kan overmatige groei van schimmels veroorzaken bulken (slechte bezinking van slib) vanwege hun filamenteuze structuur.

2.1.3 protozoa

Protozoa en andere hogere organismen (zoals rotifers) zijn geen primaire afbraakmakers, maar vervullen een cruciale rol in polijsten het effluent. Ze consumeren gedispergeerde bacteriën en fijne deeltjes en werken als "schoonmakers" die bijdragen aan een duidelijker uiteindelijke effluent. Hun aanwezigheid en diversiteit zijn ook belangrijke indicatoren van de Gezondheid en stabiliteit van het biologische systeem.

---

2.2 Biochemische reacties

De verwijdering van verontreinigende stoffen komt voor door een reeks complexe biochemische reacties, gecategoriseerd door de elektronenacceptor die door de micro -organismen wordt gebruikt.

2.2.1 aerobe processen

Deze reacties komen voor in aanwezigheid van Opgeloste zuurstof ( $\text{DOENENENENENEN}$ ) . De bacteriën gebruiken $\text{DO}$ als laatste elektronenacceptor om organische stof om te zetten in stabiele, onschadelijke producten.

Organisch materie O2 → Bacteriën CO2 H2 O NIEUWE Cellen

Nitrificatie , een tweestaps aerobe proces, is de sleutel voor stikstofverwijdering:

1. Nitritatie: Ammoniak ( ${\text{NH}}_4^{}$ ) wordt omgezet in nitriet ( ${\text{NEE}}_2^{-}$ ).

2. Nitratatie: Nitriet ( ${\text{NEE}}_2^{-}$ ) wordt omgezet in nitraat ( ${\text{NEE}}_3^{-}$ ).

2.2.2 Anaërobe processen

Deze reacties komen voor bij de volledige afwezigheid van ${\text{O}}_2$ . Het proces omvat verschillende stappen om complexe organische stof om te zetten in biogas (voornamelijk methaan ( ${\text{Ch}}_4$ ) and ${\text{CO}}_2$ ), die kan worden gebruikt als energiebron. De hoofdfasen zijn hydrolyse, acidogenese, acetogenese en ten slotte, methanogenese .

Organische stof → Bacteriën Ch4 CO2 NIEUWE CELLEN WITT

2.2.3 Anoxische processen

Deze reacties treden op wanneer $\text{DO}$ is afwezig, maar Nitraat ( ${\text{NEE}}_3^{-}$ ) is aanwezig. Bepaalde bacteriën gebruiken de zuurstof chemisch gebonden in het nitraatmolecuul, waardoor het nitraat tot onschadelijk wordt gereduceerd stikstofgas ( ${\text{N}}_2$ ) die wordt vrijgegeven in de sfeer. Dit proces wordt genoemd denitrificatie en is essentieel voor het voorkomen van stikstofvervuiling.

Nitraat organisch materiaal → bacteriën stikstofgas (N2) CO2 H2 O

---

2.3 Factoren die de biologische behandeling beïnvloeden

De efficiëntie van de microbiële gemeenschap is zeer gevoelig voor de omstandigheden in de reactor. Operationele besturing richt zich op het handhaven van deze factoren binnen optimale bereiken.

2.3.1 temperatuur

Microbiële activiteit neemt toe met de temperatuur tot een optimaal punt (meestal $20-35^{\circ }\text{C}$ voor gemeentelijke planten). Lagere temperaturen vertragen de reactiesnelheden, terwijl overmatig hoge temperaturen enzymen kunnen denatureren en de microben kunnen doden.

2.3.2 $\text{pH}$

De meeste micro-organismen gedijen in een bijna neutrale $\text{pH}$ bereik (meestal $6.5-7.5$ ). Extreem $\text{pH}$ (zuur of basic) kan de bacteriegroei remmen en kritieke processen zoals nitrificatie stoppen.

2.3.3 Beschikbaarheid van voedingsstoffen

Micro -organismen hebben een uitgebalanceerd dieet nodig om te groeien. Sleutel macronutriënten — Stikstof (n) and Fosfor (P) —Must beschikbaar zijn, vaak in de verhouding van $\text{Bodem}:\text{N}:\text{P}$ ongeveer $100:5:1$ . Een tekort kan de groei van de biomassa die nodig is om het afval te behandelen ernstig beperken.

2.3.4 Opgeloste zuurstof ( $\text{DO}$ )

$\text{DO}$ Niveaus zijn cruciaal voor aerobe processen (meestal onderhouden op $1-3\text{mg/l}$ ), omdat onvoldoende zuurstof het afbraakproces zal vertragen. Omgekeerd, $\text{DO}$ moet strikt worden gecontroleerd of afwezig in anaërobe and anoxisch Zones voor die respectieve processen.

Hier is de conceptinhoud voor de derde deel van uw artikel, gericht op de Soorten biologische afvalwaterzuiveringsprocessen .

---

3. Soorten biologische afvalwaterbehandelingsprocessen

Biologische behandelingssystemen worden fundamenteel geclassificeerd door hoe de microbiële gemeenschap wordt gehandhaafd en of zuurstof wordt geleverd. Deze processen kunnen worden gegroepeerd in aerobe (waarvoor zuurstof vereist), anaërobe (gebrek aan zuurstof) en hybride systemen.

3.1 Aerobe behandelingsprocessen

Aerobe processen zijn het meest voorkomende type secundaire behandeling, die afhankelijk zijn van de continue toevoer van zuurstof om het microbiële metabolisme te handhaven. Ze zijn zeer effectief in het verwijderen van organisch materiaal (BZV).

3.1.1 Geactiveerd slibproces

Dit is wereldwijd het meest voorkomende aerobe -systeem. Het gaat om het introduceren van afvalwater in een beluchte tank met een opschorting van micro -organismen (de geactiveerd slib ). De microben consumeren de verontreinigende stoffen, vormen dichte, schikkbare microbiële klonten (vlokken) en worden vervolgens gescheiden van het behandelde water in een secundaire verduidelijker. Een deel van dit slib wordt teruggebracht naar de beluchtingstank om een ​​hoge concentratie actieve biomassa te behouden.

3.1.2 Druppelende filters

Druppelende filters (of biologische filters) zijn vaste filmsystemen waarbij afvalwater wordt gedistribueerd over een bed van media (bijv. Rotsen, plastic). A biofilm (Een laag micro -organismen) groeit op het mediaoppervlak. Terwijl het afvalwater naar beneden "druppelt", absorberen de microben in de biofilm het organische materie. Natuurlijke luchtcirculatie zorgt voor de nodige zuurstof.

3.1.3 Roterende biologische contactoren (RBC's)

RBC's zijn een ander vast-filmsysteem bestaande uit grote, dicht bij elkaar geplaatste, roterende schijven gemonteerd op een horizontale as. De schijven zijn gedeeltelijk ondergedompeld in het afvalwater. Terwijl de schijven roteren, pakken ze afwisselend een film van afvalwater op en stellen ze vervolgens de biofilm bloot aan de atmosfeer voor zuurstofoverdracht.

3.1.4 Aired lagunes

Dit zijn grote, ondiepe bassins die oppervlakte -beluchters of diffuse luchtsystemen gebruiken om zuurstof te leveren aan de microbiële populatie in het afvalwater. Ze vereisen een groot landoppervlak, maar zijn eenvoudiger te bedienen en ideaal voor gebieden met een lagere bevolkingsdichtheid.

3.1.5 Membraanbioreactoren (MBRS)

MBR's combineren een conventioneel geactiveerd slibproces met een membraanfiltratie eenheid (microfiltratie of ultrafiltratie). De membranen scheiden de vaste stoffen en elimineren de noodzaak van een secundaire verduidelijker. Dit zorgt voor een veel hogere concentratie biomassa (hoog $\text{SRT}$ ) en produceert uitzonderlijk hoogwaardige effluent, klaar voor hergebruik.

---

3.2 Anaërobe behandelingsprocessen

Anaërobe processen werken zonder zuurstof en zijn met name geschikt voor het behandelen van afvalwater met hoge sterkte of voor het stabiliseren van slib, omdat ze een waardevolle energiebron produceren-biogas.

3.2.1 Anaërobe digestie

Dit wordt voornamelijk gebruikt voor het stabiliseren van de slib (Biosolids) gegenereerd door aerobe behandeling. Slib wordt geplaatst in afgesloten, verwarmde tanks waar anaërobe bacteriën een aanzienlijk deel van de organische vaste stoffen omzetten in Biogas ( ${\text{Ch}}_4$ ). Dit vermindert slibvolume en geur.

3.2.2 Upflow anaërobe slib deken ( $\text{UASB}$ ) Reactoren

De $\text{UASB}$ is een hoogrennen anaërobe systeem waar afvalwater omhoog stroomt door een dichte "deken" van microbiële korrels (slib). Naarmate het organische materie wordt afgebroken, zorgt de geproduceerde biogas ervoor dat de korrels circuleren, waardoor uitstekend contact ontstaat tussen de biomassa en het afvalwater.

3.2.3 Anaërobe filters

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 Hybride behandelingsprocessen

Hybride systemen combineren kenmerken van conventionele of verschillende reactortypen om de efficiëntie te verbeteren, vooral voor het verwijderen van voedingsstoffen en ruimtebeperkingen.

3.3.1 Sequencing Batch -reactoren ( $\text{SBR's}$ )

$\text{SBR's}$ uniek zijn omdat alle behandelingsfasen (vullen, reageren, nederigen, tekenen) opeenvolgend plaatsvinden in een enkele tank . Ze zijn zeer flexibel en gemakkelijk aan te passen voor precieze verwijdering van voedingsstoffen door de duur van de aerobe, anoxische en anaërobe fasen binnen de cyclus te regelen.

3.3.2 Geactiveerd geactiveerd slib met vaste film ( $\text{IFAS}$ ) Systeem

$\text{IFAS}$ Systemen zijn een hybride van geactiveerd slib (gesuspendeerde groei) en vaste filmtechnologie. Biofilmdragers (plastic media) worden rechtstreeks aan het geactiveerde slibbeluchtbassin toegevoegd. Dit zorgt voor een hoge biomassaconcentratie, die een stabiele omgeving biedt voor langzaam groeiende bacteriën (zoals nitrifiers) met behoud van de flexibiliteit van het gesuspendeerde slibsysteem.

4. Ontwerpoverwegingen voor biologische behandelingssystemen

Het ontwerpen van een effectieve en stabiele biologische behandelingsinstallatie vereist een diep begrip van de afvalwaterkenmerken en een zorgvuldige kalibratie van reactorparameters. Het doel is om de optimale omgeving te creëren voor de micro -organismen om te gedijen en vervuilende stoffen efficiënt te verwijderen.

4.1 Afvalwaterkenmerken

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

4.1.1 $\text{Bodem}$ (Biochemische zuurstofvraag)

$\text{Bodem}$ is de hoeveelheid zuurstof die door micro -organismen vereist is om het organische materiaal in het water gedurende een specifieke tijd te ontleden (meestal vijf dagen, ${\text{Bodem}}_5$ ). Het is de Primaire ontwerpparameter Gebruikt om de biologische reactor te vergroten, omdat deze de hoeveelheid organische belasting bepaalt die de microbiële populatie moet consumeren.

4.1.2 $\text{KABELJAUW}$ (Chemische zuurstofvraag)

$\text{KABELJAUW}$ is de hoeveelheid zuurstof die nodig is om chemisch te oxideren all organische en anorganische materie. Het meet zowel biologisch afbreekbare als niet-biologisch afbreekbare componenten. De $\text{Bodem}/\text{KABELJAUW}$ Ratio is belangrijk: een hoge verhouding (bijv.> 0,5) geeft aan dat het afval sterk is biologisch afbreekbaar en geschikt voor biologische behandeling.

4.1.3 $\text{TSS}$ (Totaal gesuspendeerde vaste stoffen)

$\text{TSS}$ Vertegenwoordigt de vaste stoffen die in de ophanging worden gehouden. Hoog $\text{TSS}$ Kan een uitgebreidere primaire behandeling vereisen en beïnvloedt het beheer van het biologische slib (biosolids). Goede bezinking van $\text{TSS}$ is van cruciaal belang voor het produceren van schoon effluent.

4.1.4 Nutrients (stikstof en fosfor)

De concentration of Stikstof ( $\text{N}$ ) and Fosfor ( $\text{P}$ ) is van cruciaal belang om twee redenen:

1. Microbiële gezondheid: Adequaat $\text{N}$ and $\text{P}$ zijn vereist voor de groei van biomassa (de $100:\text{Bodem}:5:\text{N}:1:\text{P}$ verhouding).

2. Effluent kwaliteit: Als deze voedingsstoffen in grote hoeveelheden aanwezig zijn, moet het systeem specifiek worden ontworpen voor Verwijdering van voedingsstoffen (Nitrificatie/denitrificatie en verbeterde biologische fosforverwijdering, $\text{EBPR}$ ) om eutrofiëring bij het ontvangen van wateren te voorkomen.

---

4.2 Processelectiecriteria

Het kiezen van het juiste biologische proces hangt af van verschillende factoren:

• Afvalwatersterkte: Hoge sterkte (hoog $\text{KABELJAUW}/\text{Bodem}$ ) Industrieel afval is vaak voorstander anaërobe processes voor de productie van biogas, gevolgd door polijsten. Gemeentelijk afval met lage tot medium sterkte gebruikt doorgaans aerobisch geactiveerd slib .

• Effluent vereisten: Strikte ontladingslimieten (vooral voor voedingsstoffen) vragen complexe systemen zoals $\text{MBR's}$ of multi-fase processen ( $\text{SBR's}$ , Multi-fase geactiveerd slib).

• Landbeschikbaarheid: Ruimtebeperkte locaties vereisen vaak hoge, compacte technologieën zoals zoals $\text{MBR's}$ or $\text{IFAS}$ , terwijl lagunes geschikt zijn waar land goedkoop en overvloedig is.

• Bedrijfskosten: Aerobe processen vereisen een hoge energie-input voor beluchting, terwijl anaërobe processen energie (biogas) genereren en de langetermijnkosten beïnvloeden.

---

4.3 Parameters van reactorontwerp

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

4.3.1 Hydraulische retentietijd ( $\text{HRT}$ )

$\text{HRT}$ is de gemiddelde tijd dat een watereenheid in de reactor blijft.

Een langer $\text{HRT}$ Biedt meer contacttijd tussen de micro -organismen en de verontreinigende stoffen, maar vereist een grotere tankgrootte.

4.3.2 Solide retentietijd ( $\text{SRT}$ )

$\text{SRT}$ (Ook wel genoemd $\text{Mcrt}$ of slibbehoudtijd) is de gemiddelde tijd van de micro -ofganismen (solids) blijven actief in het systeem.

$\text{SRT}$ is de De belangrijkste controleparameter voor biologische activiteit. Langs $\text{SRT}$ (bijv. $10-30$ dagen) is nodig om langzaam groeiende organismen te cultiveren zoals nitrifiers voor stikstofverwijdering.

4.3.3 Food-to-micro-organisme ( $\text{F}/\text{M}$ ) Verhouding

De $\text{F}/\text{M}$ verhouding is de dagelijkse biologische belasting (voedsel, gemeten als $\text{Bodem}$ or $\text{KABELJAUW}$ ) geleverd per massa massa van micro -organismen ( $\text{M}$ , gemeten als gemengde vloeistof vluchtige gesuspendeerde vaste stoffen of $\text{MLVSS}$ ) in de reactor.

• A hoog $\text{F}/\text{M}$ (bijv. > 0.5 $\text{kg}\text{Bodem}/\text{kg}\text{MLVSS}\cdot \text{d}$ ) betekent dat microben "hongerig" zijn en het water snel behandelen, maar het slib beslaat slecht.

• A laag $\text{F}/\text{M}$ (bijv. < 0.1 $\text{kg}\text{Bodem}/\text{kg}\text{MLVSS}\cdot \text{d}$ ) resulteert in ouder, goed slingeren slib, maar vereist een grotere tank en is langzamer.

---

4.4 SLUBE MANAGEMENT

Alle biologische processen produceren overtollige biomassa (slib) Dat moet uit het systeem worden verwijderd. Dit slib is vaak $95-99\%$ Water maar bevat de geconcentreerde verontreinigende stoffen, waardoor het een uitdagingsuitdaging is. Slibbehandeling (verdikking, ontwatering en vaak anaërobe digestion ) is een cruciale, dure component van het algemeen afvalwaterbeheer, gericht op het stabiliseren van het materiaal en het volume verminderen vóór de definitieve verwijdering (bijv. Landtoepassing of storting).

5. Toepassingen van biologische afvalwaterbehandeling

Biologische behandeling is een zeer aanpasbare technologie, essentieel voor het verwerken van afvalwater uit verschillende bronnen, variërend van grote grootstedelijke gebieden tot gespecialiseerde industriële voorzieningen.

5.1 Gemeentelijke afvalwaterbehandeling

Gemeentelijk afvalwater, voornamelijk afkomstig van woonwoningen, commerciële bedrijven en instellingen, is de klassieke toepassing voor biologische behandeling.

• Kenmerken: Het bevat meestal een middelgrote organische belasting ( $\text{Bodem}$ and $\text{KABELJAUW}$ ), hoge niveaus van gesuspendeerde vaste stoffen ( $\text{TSS}$ ) en significante hoeveelheden voedingsstoffen (stikstof en fosfor).

• Gebruikte processen: De standard treatment train relies heavily on Geactiveerd slib Processes (vaak aangepast voor Biologische verwijdering van voedingsstoffen or $\text{BNR}$ ) en soms vaste filmsystemen zoals Druppelende filters or $\text{RBC's}$ . Het primaire doel is om te voldoen aan strikte ontladingsnormen om openbare waterwegen te beschermen.

---

5.2 Industriële afvalwaterbehandeling

Industrieel afvalwater is veel variabeler in samenstelling en concentratie dan gemeentelijk afvalwater, met vaak unieke uitdagingen die op maat gemaakte biologische oplossingen vereisen.

5.2.1 Voedsel- en drankindustrie

• Kenmerken: Hoge biologische belastingen (suikers, vetten, zetmeel) en vaak hoge temperaturen.

• Gebruikte processen: Anaërobe systemen leuk vinden $\text{UASB}$ Reactoren worden vaak eerst gebruikt om de high af te handelen $\text{KABELJAUW}$ en genereer waardevol biogas ( ${\text{Ch}}_4$ ) . Dit wordt meestal gevolgd door een compact aerobe systeem ( $\text{MBR}$ or $\text{Geactiveerd slib}$ ) voor definitief polijsten.

5.2.2 Pulp- en papierindustrie

• Kenmerken: Hoge volumes, kleur en langzaam biologisch afbreekbare lignineverbindingen.

• Gebruikte processen: Grootschalige systemen zoals Beluchte lagunes of geactiveerd slib met een hoge snelheid zijn gebruikelijk vanwege de massieve stroomsnelheden. Gespecialiseerde schimmel- of bacteriestammen kunnen nodig zijn voor kleur- en aanhoudende samengestelde verwijdering.

5.2.3 Chemische industrie

• Kenmerken: Bevat specifieke toxische of niet-conventionele verontreinigende stoffen (recalcitrante organische stoffen, zware metalen) die standaard microbiële activiteit kunnen remmen.

• Gebruikte processen: Behandeling vereist vaak gespecialiseerde, robuuste bioreactoren of meerdere fasen, soms met betrekking tot Bioaugmentatie (toevoegen van speciaal geselecteerde microbe -culturen) of koppeling met geavanceerde methoden zoals zoals Geavanceerde oxidatieprocessen ( $\text{AOPS}$ ) voor of na het biologische stadium.

---

5.3 Agricultureel afvalwaterbehandeling

Dit omvat afvoer van boerderijen en, met name, afvalwater van geconcentreerde diervoeding ( $\text{Cafo's}$ ), of mest.

• Kenmerken: Extreem hoge concentraties van $\text{Bodem}$ , $\text{TSS}$ , ziekteverwekkers, en vooral voedingsstoffen.

• Gebruikte processen: Behandeling omvat gevoerde lagunes, gevolgd door anaërobe digestie (om het volume te verminderen en energie te produceren) en daaropvolgende aerobe behandeling voor verwijdering van voedingsstoffen en pathogeen vóór het aanbrengen of ontlading van de grond.

---

5.4 Afvalwaterbehandeling ter plaatse

Biologische methoden zijn essentieel voor het behandelen van afvalwater in gebieden zonder toegang tot gecentraliseerde gemeentelijke systemen.

• Septische tanks: Hoewel voornamelijk fysiek, ondergaat de sliblaag in een septische tank een langzame anaërobe spijsvertering.

• Kleinschalige planten: Systemen zoals compact $\text{SBR's}$ of pakket $\text{MBR's}$ worden gebruikt voor individuele scholen, ziekenhuizen, woningontwikkelingen of industriële locaties op afstand, en bieden hoogwaardige effluent in een kleine voetafdruk.

Hier is de conceptinhoud voor de zesde deel van uw artikel, gericht op de Voor- en nadelen van biologische behandeling .

---

6. Voordelen en nadelen van biologische behandeling

Hoewel biologische processen de ruggengraat vormen van modern afvalwaterbeheer, zijn ze onderworpen aan bepaalde beperkingen die moeten worden beheerd door een zorgvuldig ontwerp en werking.

6.1 Voordelen

Biologische behandeling biedt dwingende voordelen ten opzichte van puur fysische of chemische alternatieven.

6.1.1 Effectieve verwijdering van verontreinigende stoffen

Biologische systemen zijn uitzonderlijk efficiënt in het verwijderen organisch $\text{Bodem}$ and $\text{KABELJAUW}$ van afvalwater, vaak bereikt $90\%$ -plus verwijderingspercentages. Bovendien zijn ze de meest praktische en kosteneffectieve middelen voor grootschalige Biologische verwijdering van voedingsstoffen ( $\text{BNR}$ ) , essentieel voor het beschermen van gevoelige waterwegen tegen eutrofiëring veroorzaakt door overtollige stikstof en fosfor.

6.1.2 Kosteneffectiviteit

Eenmaal geconstrueerd, zijn de bedrijfskosten voor biologische processen over het algemeen lager dan die voor chemische behandeling. Hoewel aerobe systemen aanzienlijke energie vereisen voor beluchting, wordt dit vaak gecompenseerd door de hoge kosten en continue toevoer die nodig zijn voor chemische flocculanties of neerslaganten die nodig zijn in niet-biologische methoden. Anaërobe systemen kan zelfs zijn Netto energieproducenten door de generatie en het gebruik van biogas ( ${\text{Ch}}_4$ ).

6.1.3 Milieuvriendelijk

Biologische behandeling omvat fundamenteel natuurlijke processen, het omzetten van verontreinigende stoffen in stabiele, niet-toxische producten ( ${\text{CO}}_2$ , ${\text{H}}_2\text{O}$ en biomassa). Het resulterende Biosolids (slib) kan vaak worden behandeld en veilig worden hergebruikt als een bodemaanpassing, waardoor een circulaire economie benadering van afvalbeheer bevordert.

---

6.2 Nadelen

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

6.2.1 Gevoeligheid voor giftige stoffen

Micro -organismen zijn levende cellen en kunnen gemakkelijk worden geremd of gedood door plotselinge input van giftige industriële chemicaliën , zware metalen, hoog $\text{pH}$ (zuur of base) of hoge zoutconcentraties. Een "schokbelasting" kan de biomassa van een systeem wegvagen, waarbij dagen of weken nodig zijn om de populatie te herstellen en de behandelingskwaliteit terug te keren.

6.2.2 Procesinstabiliteit

Biologische systemen kunnen lijden aan instabiliteitsproblemen met betrekking tot microbiële gezondheid, zoals slib bulking or schuimend .

• Bulken treedt op wanneer filamenteuze bacteriën overdreven groeien, waardoor de slibvlokken niet goed in de verduidelijker worden gevestigd, wat leidt tot high $\text{TSS}$ In het uiteindelijke effluent.

• Schuimend wordt vaak veroorzaakt door specifieke soorten bacteriën en kan leiden tot operationele problemen en veiligheidsrisico's op het oppervlak van de beluchtingstank.

6.2.3 SLUGEPRODUCTIE

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 slib management (ontwatering, stabilisatie en verwijdering). Slibbehandelingskosten kunnen rekening houden $30\%\text{to}50\%$ van het totale bedrijfsbudget voor een afvalwaterzuiveringsinstallatie.

7. Recente vooruitgang en innovaties

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 Geavanceerde oxidatieprocessen ( $\text{AOPS}$ )

$\text{AOPS}$ zijn niet strikt biologisch maar worden in toenemende mate gebruikt in tandem met biologische systemen. Ze omvatten het genereren van zeer reactieve voorbijgaande soorten, zoals de hydroxylradicaal ( $\cdot \text{OH}$ ) , die snel oxideren en vernietigen van organische verontreinigingen die niet-biologisch afbreekbaar zijn (recalcitrante of micropollutanten).

• Sollicitatie: $\text{AOPS}$ worden gebruikt als een voorbehandeling om giftige verbindingen af ​​te breken, waardoor ze toegankelijk zijn voor micro -organismen, of als een na de behandeling (Tertiair stadium) Het effluent polijsten door sporen van geneesmiddelen en pesticiden te verwijderen.

7.2 Bioaugmentation en biostimulatie

Dese techniques focus on actively managing the microbial population:

• Bioaugmentatie: Betvolt de toevoeging van speciaal geselecteerde, niet-native microbiële culturen naar een reactor. Dit wordt meestal gedaan om organismen te introduceren die in staat zijn om specifieke, complexe industriële verontreinigende stoffen die de inheemse biomassa niet aan te pakken af ​​te breken.

• Biostimulatie: Inhoudt het optimaliseren van de reactoromgeving (bijv. 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 Granulaire slibtechnologie

Deze innovatie biedt een grote sprong in systeemefficiëntie en voetafdrukreductie, voornamelijk gebruikt in Aerobe korrelig slib ( $\text{AGS}$ ) systemen.

• Beginsel: In plaats van traditionele geactiveerde slibvlokken te vormen, organiseert de biomassa spontaan spontaan in dichte, compact, bolvormig korrels . Deze korrels vestigen zich aanzienlijk sneller en hebben verschillende zones (aerobe buitenkant, anoxisch/anaërobe interieur) die gelijktijdige verwijdering van koolstof, stikstof en fosfor in een enkele reactor mogelijk maken.

• Voordeel: Zorgt voor een veel hogere biomassaconcentratie en elimineert de noodzaak van een afzonderlijke verduidelijker, waardoor de fabrieksafdruk tot maximaal wordt verkleind $75\%$ .

7.4 Genetische manipulatie van micro -organismen

Hoewel nog steeds in de eerste plaats in de onderzoeks- en pilootfase, houdt genetische manipulatie een enorme belofte aan. Wetenschappers onderzoeken manieren om:

• Verbetering van de afbraak: Microben wijzigen om de afbraak van persistente organische verontreinigende stoffen te versnellen ( $\text{Knoeien}$ ).

• Efficiëntie verbeteren: Engineerorganismen om meerdere reacties uit te voeren (bijvoorbeeld gelijktijdige nitrificatie en denitrificatie) effectiever of om toxische aandoeningen te verdragen die anders natuurlijke populaties zouden belemmeren.