1. บทนำสู่การบำบัดน้ำเสียทางชีวภาพ

1.1 การบำบัดน้ำเสียทางชีวภาพคืออะไร?

การบำบัดน้ำเสียทางชีวภาพ เป็นเทคโนโลยีที่ควบคุมพลังของ จุลินทรีย์ - แบคทีเรียส่วนใหญ่ - เพื่อบริโภคและทำลายมลพิษอินทรีย์สารอาหาร (เช่นไนโตรเจนและฟอสฟอรัส- และสารปนเปื้อนอื่น ๆ ที่พบในน้ำเสีย โดยพื้นฐานแล้วมันเป็นกระบวนการที่ได้รับการควบคุมและเร่งความเร็วของกระบวนการทำให้บริสุทธิ์ด้วยตนเองของธรรมชาติ

เป้าหมายพื้นฐานคือการเปลี่ยนสารที่เป็นอันตรายละลายและคอลลอยด์ (ซึ่งนำไปสู่ BโอD และ ร่วมD- เป็นผลพลอยได้ที่ไม่เป็นอันตรายเช่นคาร์บอนไดออกไซด์น้ำและชีวมวลจุลินทรีย์ใหม่ (กากตะกอน- วิธีนี้มีความสำคัญเนื่องจากเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดและมักจะเป็นวิธีที่ประหยัดค่าใช้จ่ายมากที่สุดในการกำจัดภาระอินทรีย์จำนวนมากก่อนที่น้ำจะถูกส่งกลับสู่สภาพแวดล้อม

---

1.2 ความสำคัญของการบำบัดทางชีวภาพในการจัดการน้ำเสีย

การปล่อยน้ำเสียที่ไม่สามารถควบคุมได้มีความเสี่ยงอย่างรุนแรงต่อระบบสาธารณสุขและระบบนิเวศทางน้ำ ความเข้มข้นสูงของสารอินทรีย์ลดลง ออกซิเจนละลาย ในการรับน้ำนำไปสู่การตายของปลาและชีวิตสัตว์น้ำอื่น ๆ นอกจากนี้สารอาหารส่วนเกินอาจทำให้เกิดขนาดใหญ่ บุปผาสาหร่าย (eutrophication- และเชื้อโรคสามารถแพร่กระจายโรค

การบำบัดทางชีวภาพเป็น linchpin ของการจัดการน้ำเสียสมัยใหม่ด้วยเหตุผลหลายประการ-

• การกำจัดมลพิษที่มีประสิทธิภาพ- มันลบออกได้อย่างมีประสิทธิภาพ ความต้องการออกซิเจนทางชีวเคมี (ร่างกาย- ซึ่งเป็นตัวชี้วัดของสารอินทรีย์ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ

• การควบคุมสารอาหาร- สามารถออกแบบมาโดยเฉพาะเพื่อลบ ไนโตรเจน (เพื่อป้องกันการสูญเสียออกซิเจนและความเป็นพิษ- และ ฟอสฟอรัส (เพื่อควบคุม eutrophication-

• ต้นทุน-ประสิทธิผล- โดยทั่วไปจะใช้พลังงานน้อยกว่าและราคาถูกกว่าตัวเลือกการรักษาด้วยเคมีหรือทางกายภาพขั้นสูงสำหรับการใช้งานขนาดใหญ่

1.2.1 การรักษาทางชีวภาพเป็นขั้นตอนที่สอง

โดยทั่วไปแล้วการบำบัดน้ำเสียจะประสบความสำเร็จในลำดับของขั้นตอน-

1. การรักษาเบื้องต้น- กระบวนการทางกายภาพที่มีการใช้แรงโน้มถ่วงในถังขนาดใหญ่เพื่อชำระของแข็งที่หนักที่สุด (TSS- และตัดไขมันและวัสดุลอยน้ำ

2. การรักษาทุติยภูมิ- นี่คือ ขั้นตอนการรักษาทางชีวภาพ - น้ำที่ไหลจากตัวชี้วัดหลักยังคงมีสารอินทรีย์คอลลอยด์ที่ละลายและดีในระดับสูง จุลินทรีย์ได้รับการแนะนำให้ใช้การโหลดนี้

3. การรักษาระดับอุดมศึกษา/ขั้นสูง- ขั้นตอนการขัดสุดท้ายที่อาจรวมถึงการกรองการฆ่าเชื้อและการกำจัดสารปนเปื้อนหรือสารอาหารขั้นสูงก่อนที่น้ำจะถูกปล่อยออกมาอย่างปลอดภัยหรือนำกลับมาใช้ใหม่

---

1.3 ภาพรวมของกระบวนการทางชีวภาพ

กระบวนการบำบัดน้ำเสียทางชีวภาพได้รับการจัดหมวดหมู่อย่างกว้างขวางตามความต้องการออกซิเจนของจุลินทรีย์ที่เกี่ยวข้อง-

• กระบวนการแอโรบิก: ระบบเหล่านี้ต้องการ ออกซิเจนละลาย (DO) เพื่อฟังก์ชั่น จุลินทรีย์ใช้ออกซิเจนในการเผาผลาญมลพิษอินทรีย์เป็นคาร์บอนไดออกไซด์น้ำและเซลล์ใหม่ นี่เป็นวิธีที่พบบ่อยที่สุดสำหรับการกำจัด BโอD ตัวอย่างรวมถึง กากตะกอนเปิดใช้งาน และ ตัวกรองหยด .

• กระบวนการไม่ใช้ออกซิเจน: ระบบเหล่านี้ทำงานในไฟล์ ไม่มีออกซิเจน - จุลินทรีย์ทำลายสารอินทรีย์เป็น ก๊าซชีวภาพ (ส่วนใหญ่มีเธนและ ${\text{ร่วม}}_2$ - และปริมาณกากตะกอนที่ต่ำกว่า สิ่งเหล่านี้มักใช้สำหรับน้ำเสียอุตสาหกรรมที่มีความแข็งแรงสูงหรือเพื่อรักษากากตะกอนที่เกิดขึ้นจากกระบวนการแอโรบิค ตัวอย่างคือไฟล์ ผ้าห่มกากตะกอนแบบไม่ใช้ออกซิเจน $\text{UอันSB}$ - .

• กระบวนการที่เป็นพิษ: กระบวนการเหล่านี้คือ ปราศจากออกซิเจน แต่จุลินทรีย์ใช้ออกซิเจนที่ถูกผูกมัดทางเคมี (โดยเฉพาะจาก ไนเตรต หรือ ไนไตรต์ ไอออน- แทนที่จะเป็นโมเลกุล ${\text{โอ}}_2$ - นี่คือขั้นตอนสำคัญสำหรับ การทำให้เป็นปฏิเสธ (กำจัดไนโตรเจน- ในโรงบำบัดขั้นสูงหลายแห่ง

2. หลักการของการบำบัดน้ำเสียทางชีวภาพ

ประสิทธิภาพของการบำบัดน้ำเสียทางชีวภาพนั้นขึ้นอยู่กับความเข้าใจและควบคุมโลกด้วยกล้องจุลทรรศน์ภายในเครื่องปฏิกรณ์ ส่วนนี้มีรายละเอียดเกี่ยวกับนักแสดงชีววิทยาหลักและกระบวนการทางชีวเคมีพื้นฐานที่พวกเขาขับเคลื่อน

2.1 บทบาทของจุลินทรีย์

ระบบบำบัดทางชีววิทยาที่ดีต่อสุขภาพมักเรียกว่า สุราผสม หรือ ชีวมวล เป็นระบบนิเวศที่หลากหลาย เป้าหมายร่วมกันของชุมชนจุลินทรีย์นี้คือการบริโภคสารมลพิษอินทรีย์ ("อาหาร"- เพื่อเติบโตทำซ้ำและสร้างพลังงาน

2.1.1 แบคทีเรีย

แบคทีเรียเป็นผู้ทำงานของกระบวนการบำบัด พวกเขารับผิดชอบส่วนใหญ่ $\text{ร่างกาย}$ การกำจัด และ การกำจัดสารอาหาร - พวกเขาก่อตัวเป็นฟลอคส์ (กลุ่มเล็ก ๆ - ซึ่งมีความสำคัญสำหรับการตั้งรกรากในตัวชี้วัด กลุ่มที่สำคัญ ได้แก่ แบคทีเรีย heterotrophic (บริโภคสารประกอบคาร์บอน- และแบคทีเรีย auถึงtrophic (ดำเนินการไนตริฟิเคชัน-

2.1.2 เชื้อรา

โดยทั่วไปเชื้อราจะมีความโดดเด่นน้อยกว่า แต่มีความสำคัญในบางเงื่อนไขโดยเฉพาะอย่างยิ่งในการรักษาระบบ ต่ำ $\text{พี.}$ หรือ high-strength industrial wastes. While they contribute to organic degradation, excessive fungal growth can cause การพกพา (การตกตะกอนที่ไม่ดีของกากตะกอน) เนื่องจากโครงสร้างเส้นใยของพวกเขา

2.1.3 โปรโตซัว

Protozoa และสิ่งมีชีวิตที่สูงกว่าอื่น ๆ (เช่น Rotifers) ไม่ใช่ degraders หลัก แต่มีบทบาทสำคัญใน การขัด น้ำทิ้ง พวกเขากินแบคทีเรียที่กระจายตัวและฝุ่นละอองละเอียดทำหน้าที่เป็น "น้ำยาทำความสะอาด" ที่นำไปสู่น้ำทิ้งสุดท้ายที่ชัดเจนยิ่งขึ้น การปรากฏตัวและความหลากหลายของพวกเขายังเป็นตัวบ่งชี้สำคัญของ สุขภาพและความมั่นคง ของระบบชีวภาพ

---

2.2 ปฏิกิริยาทางชีวเคมี

การกำจัดมลพิษเกิดขึ้นผ่านลำดับของปฏิกิริยาทางชีวเคมีที่ซับซ้อนซึ่งจัดหมวดหมู่โดยตัวรับอิเล็กตรอนที่ใช้โดยจุลินทรีย์

2.2.1 กระบวนการแอโรบิค

ปฏิกิริยาเหล่านี้เกิดขึ้นต่อหน้า ออกซิเจนละลาย ( $\text{ทำ}$ ) - แบคทีเรียใช้ $\text{ทำ}$ ในฐานะที่เป็นตัวรับอิเล็กตรอนสุดท้ายเพื่อแปลงสารอินทรีย์เป็นผลิตภัณฑ์ที่มีความเสถียรและไม่เป็นอันตราย

สารอินทรีย์ O2 → Bacteria ร่วม2 ชม2 O เซลล์ใหม่

การทำไนตริฟิเคชัน กระบวนการแอโรบิกสองขั้นตอนเป็นกุญแจสำคัญสำหรับการกำจัดไนโตรเจน:

1. nitritation: แอมโมเนีย ( ${\text{nH}}_4^{}$ ) ถูกแปลงเป็นไนไตรต์ ( ${\text{เลขที่}}_2^{}$ -

2. nitratation: ไนไตรต์ ( ${\text{เลขที่}}_2^{}$ ) ถูกแปลงเป็นไนเตรต ( ${\text{เลขที่}}_3^{}$ -

2.2.2 กระบวนการไม่ใช้ออกซิเจน

ปฏิกิริยาเหล่านี้เกิดขึ้นในกรณีที่ไม่มี ${\text{O}}_2$ - กระบวนการเกี่ยวข้องกับหลายขั้นตอนในการแปลงสารอินทรีย์ที่ซับซ้อนเป็น ก๊าซชีวภาพ (โดยเฉพาะอย่างยิ่ง มีเธน ( ${\text{ch}}_4$ ) และ ${\text{CO}}_2$ ) ซึ่งสามารถใช้เป็นแหล่งพลังงาน เฟสหลักคือการไฮโดรไลซิส- acidogenesis- acetogenesis และในที่สุด การสร้างเมทนาโอจีเนส .

อินทรียวัตถุ→แบคทีเรีย ch4 CO2 เซลล์ใหม่ความร้อน

2.2.3 กระบวนการ เป็นพิษ

ปฏิกิริยาเหล่านี้เกิดขึ้นเมื่อ $\text{ทำ}$ ขาดหายไป แต่ ไนเตรต ( ${\text{เลขที่}}_3^{}$ ) มีอยู่ แบคทีเรียบางชนิดใช้ออกซิเจนที่ถูกผูกมัดทางเคมีในโมเลกุลไนเตรตลดไนเตรตให้เป็นอันตราย ก๊าซไนโตรเจน ( ${\text{n}}_2$ ) ซึ่งถูกปล่อยออกสู่บรรยากาศ กระบวนการนี้เรียกว่า การทำให้เป็นปฏิเสธ และ is essential for preventing nitrogen pollution.

สารอินทรีย์ไนเตรต→แบคทีเรียก๊าซไนโตรเจน (n2) CO2 H2 O

---

2.3 ปัจจัยที่มีผลต่อการรักษาทางชีวภาพ

ประสิทธิภาพของชุมชนจุลินทรีย์มีความไวสูงต่อเงื่อนไขภายในเครื่องปฏิกรณ์ การควบคุมการปฏิบัติงานมุ่งเน้นไปที่การรักษาปัจจัยเหล่านี้ในช่วงที่เหมาะสม

2.3.1 อุณหภูมิ

กิจกรรมของจุลินทรีย์เพิ่มขึ้นเมื่ออุณหภูมิสูงถึงจุดที่เหมาะสม (โดยทั่วไป $2035^{}\text{C}$ สำหรับพืชเทศบาล) อุณหภูมิที่ต่ำกว่าจะชะลออัตราการเกิดปฏิกิริยาในขณะที่อุณหภูมิที่สูงเกินไปสามารถลดเอนไซม์ที่เป็นเชื้อโรคฆ่าเชื้อจุลินทรีย์

2.3.2 $\text{พี.}$

จุลินทรีย์ส่วนใหญ่เจริญเติบโตในระยะใกล้ $\text{พี.}$ ช่วง (โดยทั่วไป $6.57.5$ - สุดขีด $\text{พี.}$ (กรดหรือพื้นฐาน) สามารถยับยั้งการเจริญเติบโตของแบคทีเรียและหยุดกระบวนการที่สำคัญเช่นไนตริฟิเคชัน

2.3.3 ความพร้อมของสารอาหาร

จุลินทรีย์ต้องการอาหารที่สมดุลเพื่อเติบโต สำคัญ สารอาหารหลัก - ไนโตรเจน (N) และ ฟอสฟอรัส (P) -must be available, often in the ratio of $\text{ร่างกาย}:\text{N}:\text{P}$ เกี่ยวกับ $100:5:1$ - การขาดสามารถ จำกัด การเติบโตของมวลชีวภาพที่จำเป็นในการบำบัดของเสียอย่างรุนแรง

2.3.4 ออกซิเจนละลาย ( $\text{ทำ}$ )

$\text{ทำ}$ ระดับมีความสำคัญสำหรับ กระบวนการแอโรบิค (โดยทั่วไปจะเก็บรักษาไว้ที่ $13\text{mg/l}$ ) เนื่องจากออกซิเจนไม่เพียงพอจะชะลอกระบวนการย่อยสลาย ในทางกลับกัน $\text{ทำ}$ ต้องควบคุมอย่างเคร่งครัดหรือขาด ไม่ใช้ออกซิเจน และ anoxic โซนสำหรับกระบวนการที่เกี่ยวข้องที่จะเกิดขึ้น

นี่คือเนื้อหาร่างสำหรับไฟล์ ส่วนที่สาม ของบทความของคุณโดยมุ่งเน้นไปที่ไฟล์ ประเภทของกระบวนการบำบัดน้ำเสียทางชีวภาพ .

---

3. ประเภทของกระบวนการบำบัดน้ำเสียทางชีวภาพ

ระบบการบำบัดทางชีวภาพถูกจำแนกโดยพื้นฐานโดยวิธีการที่ชุมชนจุลินทรีย์ได้รับการยั่งยืนและไม่ว่าจะมีออกซิเจนหรือไม่ กระบวนการเหล่านี้สามารถจัดกลุ่มเป็นแอโรบิก (ต้องใช้ออกซิเจน), แอนแอโรบิก (ขาดออกซิเจน) และระบบไฮบริด

3.1 กระบวนการบำบัดแบบแอโรบิค

กระบวนการแอโรบิกเป็นประเภทที่พบมากที่สุดของการรักษาที่สองโดยอาศัยการจัดหาออกซิเจนอย่างต่อเนื่องเพื่อรักษาเมตาบอลิซึมของจุลินทรีย์ พวกเขามีประสิทธิภาพสูงในการลบสารอินทรีย์ (ร่างกาย)

3.1.1 กระบวนการกากตะกอนเปิดใช้งาน

นี่เป็นระบบแอโรบิกที่แพร่หลายมากที่สุดทั่วโลก มันเกี่ยวข้องกับการแนะนำน้ำเสียในถังเติมอากาศที่มีการระงับของจุลินทรีย์ ( กากตะกอนเปิดใช้งาน - จุลินทรีย์ใช้สารมลพิษ, ฟอร์มหนาแน่น, จุลินทรีย์ที่ติดตั้งได้ (flocs) และจากนั้นจะถูกแยกออกจากน้ำที่ผ่านการบำบัดในตัวชี้วัดทุติยภูมิ ส่วนหนึ่งของกากตะกอนนี้ถูกนำกลับมาใช้ใหม่กลับไปที่ถังเติมอากาศเพื่อรักษาความเข้มข้นของชีวมวลที่ใช้งานอยู่สูง

3.1.2 ตัวกรองหยด

ตัวกรองที่ไหลลื่น (หรือตัวกรองชีวภาพ) เป็นระบบฟิล์มคงที่ซึ่งมีการกระจายน้ำเสียไปทางเตียงสื่อ (เช่นหินพลาสติก) อัน แผ่นชีวะ (ชั้นของจุลินทรีย์) เติบโตบนพื้นผิวของสื่อ ในขณะที่น้ำเสีย "ไหล" ลงมาจุลินทรีย์ในแผ่นชีวะจะดูดซับและย่อยสลายสารอินทรีย์ การไหลเวียนของอากาศตามธรรมชาติให้ออกซิเจนที่จำเป็น

3.1.3 คอนแทคเลนส์แบบหมุน (RBCS)

RBCS เป็นระบบฟิล์มคงที่อีกระบบหนึ่งซึ่งประกอบด้วยแผ่นดิสก์หมุนขนาดใหญ่ที่มีระยะห่างอย่างใกล้ชิดติดตั้งบนเพลาแนวนอน แผ่นดิสก์ถูกจมอยู่ใต้น้ำบางส่วนในน้ำเสีย เมื่อแผ่นดิสก์หมุนพวกเขาสลับกันหยิบฟิล์มของน้ำเสียจากนั้นเปิดเผยแผ่นชีวะไปยังชั้นบรรยากาศสำหรับการถ่ายโอนออกซิเจน

3.1.4 อันerated Lagoons

เหล่านี้เป็นแอ่งน้ำตื้นขนาดใหญ่ที่ใช้เครื่องเติมอากาศพื้นผิวหรือระบบอากาศแบบกระจายเพื่อให้ออกซิเจนกับประชากรจุลินทรีย์ภายในน้ำเสีย พวกเขาต้องการพื้นที่ขนาดใหญ่ แต่ง่ายกว่าในการทำงานและเหมาะสำหรับพื้นที่ที่มีความหนาแน่นของประชากรต่ำกว่า

3.1.5 เครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพเมมเบรน (ม.BRS)

ม.BRS รวมกระบวนการกากตะกอนที่เปิดใช้งานทั่วไปเข้ากับก การกรองเมมเบรน หน่วย (การกรองไมโครฟิล์มหรือการกรอง ultrafiltration) เยื่อหุ้มเซลล์แยกของแข็งไม่จำเป็นต้องมีตัวชี้วัดรอง สิ่งนี้ช่วยให้ความเข้มข้นของมวลชีวภาพสูงขึ้น (สูงมาก $\text{SRT}$ ) และผลิตน้ำทิ้งที่มีคุณภาพสูงเป็นพิเศษพร้อมสำหรับนำกลับมาใช้ใหม่

---

3.2 กระบวนการบำบัดแบบไม่ใช้ออกซิเจน

กระบวนการไม่ใช้ออกซิเจนดำเนินการโดยไม่มีออกซิเจนและเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการบำบัดน้ำเสียที่มีความแข็งแรงสูงหรือสำหรับกากตะกอนที่มีเสถียรภาพเนื่องจากพวกเขาผลิตแหล่งพลังงานที่มีค่า-ชีวภาพ

3.2.1 การย่อยแบบไม่ใช้ออกซิเจน

สิ่งนี้ใช้เป็นหลักในการรักษาเสถียรภาพ กากตะกอน (biosolids) สร้างขึ้นโดยการรักษาแบบแอโรบิค กากตะกอนถูกวางไว้ในถังที่ปิดผนึกและอุ่นซึ่งแบคทีเรียแบบไม่ใช้ออกซิเจนจะเปลี่ยนส่วนสำคัญของของแข็งอินทรีย์ให้เป็นก๊าซชีวภาพ ( ${\text{ch}}_4$ - สิ่งนี้จะช่วยลดปริมาณกากตะกอนและกลิ่น

3.2.2 ผ้าห่มกากตะกอนแบบไม่ใช้ออกซิเจน $\text{UASB}$ ) เครื่องปฏิกรณ์

ที่ $\text{UASB}$ เป็นระบบแอนแอโรบิกที่มีอัตราสูงซึ่งน้ำเสียไหลขึ้นไปผ่าน "ผ้าห่ม" ที่หนาแน่นของเม็ดจุลินทรีย์ (กากตะกอน) เมื่อสารอินทรีย์เสื่อมโทรมก๊าซชีวภาพที่ผลิตทำให้เม็ดมีการไหลเวียนทำให้เกิดการสัมผัสที่ยอดเยี่ยมระหว่างชีวมวลและน้ำเสีย

3.2.3 ตัวกรองแบบไม่ใช้ออกซิเจน

ที่se 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 กระบวนการบำบัดไฮบริด

ระบบไฮบริดผสมผสานคุณสมบัติของเครื่องปฏิกรณ์แบบธรรมดาหรือชนิดต่าง ๆ เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการกำจัดสารอาหารและข้อ จำกัด ด้านพื้นที่

3.3.1 เครื่องปฏิกรณ์ชุดลำดับ ( $\text{SBRS}$ )

$\text{SBRS}$ มีความโดดเด่นในทุกขั้นตอนการรักษา (เติม, ตอบสนอง, การชำระ, การวาด) เกิดขึ้นตามลำดับในก ถังเดี่ยว - พวกเขามีความยืดหยุ่นสูงและง่ายต่อการปรับตัวสำหรับการกำจัดสารอาหารที่แม่นยำโดยการควบคุมระยะเวลาของเฟสแอโรบิกแอนซิกและแบบไม่ใช้ออกซิเจนภายในวงจร

3.3.2 กากตะกอนที่เปิดใช้งานฟิล์มคงที่แบบรวม ( $\text{IfAS}$ ) ระบบ

$\text{IfAS}$ ระบบเป็นไฮบริดของกากตะกอนที่เปิดใช้งาน (การเจริญเติบโตที่ระงับ) และเทคโนโลยีฟิล์มคงที่ ผู้ให้บริการฟิล์มชีวภาพ (สื่อพลาสติก) จะถูกเพิ่มลงในแอ่งอากาศตะกอนที่เปิดใช้งานโดยตรง สิ่งนี้ช่วยให้มีความเข้มข้นของชีวมวลสูงซึ่งให้สภาพแวดล้อมที่มั่นคงสำหรับแบคทีเรียที่เติบโตช้า (เช่น ผู้ขับขี่) ในขณะที่ยังคงความยืดหยุ่นของระบบกากตะกอนแขวน

4. ข้อควรพิจารณาในการออกแบบระบบบำบัดทางชีวภาพ

การออกแบบโรงบำบัดทางชีววิทยาที่มีประสิทธิภาพและมีเสถียรภาพนั้นต้องการความเข้าใจอย่างลึกซึ้งเกี่ยวกับลักษณะของน้ำเสียและการสอบเทียบพารามิเตอร์เครื่องปฏิกรณ์อย่างระมัดระวัง เป้าหมายคือการสร้างสภาพแวดล้อมที่ดีที่สุดสำหรับจุลินทรีย์ที่จะเจริญเติบโตและกำจัดมลพิษได้อย่างมีประสิทธิภาพ

4.1 ลักษณะน้ำเสีย

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

4.1.1 $\text{ร่างกาย}$ (ความต้องการออกซิเจนทางชีวเคมี)

$\text{ร่างกาย}$ ปริมาณออกซิเจนที่จุลินทรีย์ต้องการเพื่อสลายอินทรียวัตถุในน้ำในช่วงเวลาที่กำหนด (โดยปกติจะห้าวัน ${\text{ร่างกาย}}_5$ - มันคือ พารามิเตอร์การออกแบบหลัก ใช้ในการปรับขนาดเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพตามที่กำหนดปริมาณของโหลดอินทรีย์ประชากรจุลินทรีย์จะต้องบริโภค

4.1.2 $\text{ปลาค็อด}$ (ความต้องการออกซิเจนเคมี)

$\text{ปลาค็อด}$ ปริมาณออกซิเจนที่จำเป็นในการออกซิไดซ์ทางเคมีหรือไม่ ทั้งหมด หรือganic and inorganic matter. It measures both biodegradable and non-biodegradable components. The $\text{ร่างกาย}/\text{ปลาค็อด}$ อัตราส่วนมีความสำคัญ: อัตราส่วนสูง (เช่น> 0.5) ระบุว่าของเสียเป็นอย่างมาก ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ และ well-suited for biological treatment.

4.1.3 $\text{TSS}$ (ของแข็งที่ถูกระงับทั้งหมด)

$\text{TSS}$ แสดงถึงของแข็งที่ถูกระงับ สูง $\text{TSS}$ สามารถทำให้การรักษาเบื้องต้นได้อย่างกว้างขวางมากขึ้นและส่งผลกระทบต่อการจัดการกากตะกอนทางชีวภาพ (biosolids) การตัดสินที่ดีของ $\text{TSS}$ เป็นสิ่งสำคัญสำหรับการผลิตน้ำทิ้งที่สะอาด

4.1.4 สารอาหาร (ไนโตรเจนและฟอสฟอรัส)

ที่ concentration of ไนโตรเจน ( $\text{N}$ ) และ ฟอสฟอรัส ( $\text{P}$ ) เป็นสิ่งสำคัญด้วยเหตุผลสองประการ:

1. สุขภาพจุลินทรีย์: เพียงพอ $\text{n}$ และ $\text{P}$ จำเป็นสำหรับการเติบโตของชีวมวล ( $100:\text{ร่างกาย}:5:\text{n}:1:\text{P}$ อัตราส่วน)

2. คุณภาพน้ำทิ้ง: หากสารอาหารเหล่านี้มีอยู่ในปริมาณสูงระบบจะต้องได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับ การกำจัดสารอาหาร (ไนตริฟิเคชั่น/denitrification และการกำจัดฟอสฟอรัสทางชีวภาพที่เพิ่มขึ้น $\text{EBPR}$ ) เพื่อป้องกัน eutrophication ในการรับน้ำ

---

4.2 เกณฑ์การเลือกกระบวนการ

การเลือกกระบวนการทางชีวภาพที่เหมาะสมขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการ:

• ความแข็งแรงของน้ำเสีย: มีความแข็งแรงสูง (สูง $\text{ปลาค็อด}/\text{ร่างกาย}$ ) ขยะอุตสาหกรรมมักจะโปรดปราน ไม่ใช้ออกซิเจน processes สำหรับการผลิตก๊าซชีวภาพตามด้วยการขัด โดยทั่วไปแล้วขยะเทศบาลจะใช้ความแข็งแรงต่ำถึงปานกลาง กากตะกอนแอโรบิก .

• ข้อกำหนดของน้ำทิ้ง: ขีด จำกัด การปลดปล่อยอย่างเข้มงวด (โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับสารอาหาร) ต้องการระบบที่ซับซ้อนเช่น $\text{ม.BRS}$ หรือ multi-stage processes ( $\text{SBRS}$ กากตะกอนเปิดใช้งานหลายขั้นตอน)

• ความพร้อมในที่ดิน: สถานที่ตั้งที่ จำกัด ในอวกาศมักจะต้องใช้เทคโนโลยีขนาดกะทัดรัดในอัตราสูงเช่น $\text{ม.BRS}$ หรือ $\text{IfAS}$ ในขณะที่ทะเลสาบมีความเหมาะสมในกรณีที่ที่ดินมีราคาถูกและอุดมสมบูรณ์

• ต้นทุนการดำเนินงาน: กระบวนการแอโรบิกต้องการพลังงานสูงสำหรับการเติมอากาศในขณะที่กระบวนการไม่ใช้ออกซิเจนสร้างพลังงาน (ก๊าซชีวภาพ) ซึ่งมีอิทธิพลต่อต้นทุนระยะยาว

---

4.3 พารามิเตอร์การออกแบบเครื่องปฏิกรณ์

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

4.3.1 เวลาเก็บรักษาไฮดรอลิก ( $\text{HRT}$ )

$\text{HRT}$ เป็นเวลาเฉลี่ยที่หน่วยน้ำยังคงอยู่ภายในเครื่องปฏิกรณ์

อีกต่อไป $\text{HRT}$ ให้เวลาในการติดต่อมากขึ้นระหว่างจุลินทรีย์และมลพิษ แต่ต้องใช้ขนาดถังขนาดใหญ่

4.3.2 เวลาเก็บรักษาที่เป็นของแข็ง ( $\text{SRT}$ )

$\text{SRT}$ (เรียกอีกอย่างว่า $\text{ม.CRT}$ หรือ Sludge Retention Time) is the average time the จุลินทรีย์ (solids) ยังคงทำงานอยู่ในระบบ

$\text{SRT}$ คือ พารามิเตอร์การควบคุมที่สำคัญที่สุด สำหรับกิจกรรมทางชีวภาพ ตาม $\text{SRT}$ (เช่น $1030$ วัน) มีความจำเป็นในการปลูกฝังสิ่งมีชีวิตที่เติบโตช้าเช่น nitrifiers สำหรับการกำจัดไนโตรเจน

4.3.3 อาหารสู่ไมโคร ( $\text{f}/\text{ม.}$ ) อัตราส่วน

ที่ $\text{f}/\text{ม.}$ อัตราส่วนคือภาระอินทรีย์รายวัน (อาหารวัดเป็น $\text{ร่างกาย}$ หรือ $\text{ปลาค็อด}$ ) จัดหาต่อมวลของจุลินทรีย์ ( $\text{ม.}$ วัดเป็นของแข็งแขวน $\text{ม.LVSS}$ ) ในเครื่องปฏิกรณ์

• A สูง $\text{f}/\text{ม.}$ (เช่น > 0.5 $\text{กิโลกรัม}\text{ร่างกาย}/\text{กิโลกรัม}\text{ม.LVSS}\text{d}$ ) หมายถึงจุลินทรีย์คือ "หิว" และบำบัดน้ำอย่างรวดเร็ว แต่กากตะกอนตกลงมาไม่ดี

• A ต่ำ $\text{f}/\text{ม.}$ (เช่น < 0.1 $\text{กิโลกรัม}\text{ร่างกาย}/\text{กิโลกรัม}\text{ม.LVSS}\text{d}$ ) ส่งผลให้กากตะกอนที่มีอายุมากกว่าและตั้งค่าได้ดี แต่ต้องใช้ถังขนาดใหญ่และช้าลง

---

4.4 การจัดการกากตะกอน

กระบวนการทางชีวภาพทั้งหมดผลิต ชีวมวลส่วนเกิน (กากตะกอน) ที่จะต้องถูกลบออกจากระบบ กากตะกอนนี้มักจะ $9599\%$ น้ำ แต่มีมลพิษที่เข้มข้นทำให้เป็นความท้าทายในการกำจัด การบำบัดตะกอน (หนา dewatering และบ่อยครั้ง ไม่ใช้ออกซิเจน digestion ) เป็นส่วนประกอบที่สำคัญและมีราคาสูงของการจัดการน้ำเสียโดยรวมโดยมีวัตถุประสงค์เพื่อทำให้วัสดุมีเสถียรภาพและลดปริมาณก่อนการกำจัดขั้นสุดท้าย (เช่นการใช้ที่ดินหรือการฝังกลบ)

5. การประยุกต์ใช้การบำบัดน้ำเสียทางชีวภาพ

การบำบัดทางชีวภาพเป็นเทคโนโลยีที่ปรับตัวได้สูงซึ่งจำเป็นสำหรับการแปรรูปน้ำเสียจากแหล่งข้อมูลที่หลากหลายตั้งแต่เขตเมืองใหญ่ไปจนถึงโรงงานอุตสาหกรรมเฉพาะทาง

5.1 การบำบัดน้ำเสียเทศบาล

น้ำเสียเทศบาลซึ่งส่วนใหญ่มาจากบ้านพักอาศัยธุรกิจการค้าและสถาบันเป็นแอปพลิเคชั่นคลาสสิกสำหรับการบำบัดทางชีวภาพ

• ลักษณะเฉพาะ: โดยทั่วไปจะมีโหลดอินทรีย์ที่มีความแข็งแรงปานกลาง ( $\text{ร่างกาย}$ และ $\text{ปลาค็อด}$ ) ของแข็งระดับสูง ( $\text{TSS}$ ) และสารอาหารจำนวนมาก (ไนโตรเจนและฟอสฟอรัส)

• กระบวนการที่ใช้: ที่ standard treatment train relies heavily on กากตะกอนเปิดใช้งาน Processes (มักจะแก้ไขสำหรับ การกำจัดสารอาหารทางชีวภาพ หรือ $\text{BNR}$ ) และบางครั้งระบบฟิล์มคงที่เช่น ตัวกรองหยด หรือ $\text{RBCs}$ - เป้าหมายหลักคือการทำตามมาตรฐานการปล่อยที่เข้มงวดเพื่อปกป้องทางน้ำสาธารณะ

---

5.2 การบำบัดน้ำเสียอุตสาหกรรม

น้ำเสียอุตสาหกรรมมีความผันแปรในการจัดองค์ประกอบและสมาธิมากกว่าน้ำเสียเทศบาลซึ่งมักจะนำเสนอความท้าทายที่ไม่เหมือนใครซึ่งต้องใช้วิธีการแก้ปัญหาทางชีวภาพที่กำหนดเอง

5.2.1 อุตสาหกรรมอาหารและเครื่องดื่ม

• ลักษณะเฉพาะ: โหลดอินทรีย์สูง (น้ำตาล, ไขมัน, แป้ง) และอุณหภูมิสูง

• กระบวนการที่ใช้: ระบบไม่ใช้ออกซิเจน ชอบ $\text{UASB}$ เครื่องปฏิกรณ์มักใช้ก่อนเพื่อจัดการสูง $\text{ปลาค็อด}$ และ generate valuable ก๊าซชีวภาพ ( ${\text{ch}}_4$ - - โดยปกติจะตามด้วยระบบแอโรบิกขนาดกะทัดรัด ( $\text{ม.BR}$ หรือ $\text{กากตะกอนเปิดใช้งาน}$ ) สำหรับการขัดสุดท้าย

5.2.2 อุตสาหกรรมเยื่อกระดาษและกระดาษ

• ลักษณะเฉพาะ: ปริมาณสูงสีและสารประกอบลิกนินที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพอย่างช้าๆ

• กระบวนการที่ใช้: ระบบขนาดใหญ่เช่น เครื่องเติมอากาศ หรือ 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 อุตสาหกรรมเคมี

• ลักษณะเฉพาะ: มีสารพิษเฉพาะที่เป็นพิษหรือไม่เป็นทางการ (สารอินทรีย์ที่มีความผิดปกติ, โลหะหนัก) ที่สามารถยับยั้งกิจกรรมจุลินทรีย์มาตรฐาน

• กระบวนการที่ใช้: การรักษามักจะต้องใช้เครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพที่มีความเชี่ยวชาญเฉพาะหรือหลายขั้นตอนบางครั้งเกี่ยวข้องกับ การชีวภาพ (การเพิ่มวัฒนธรรมจุลินทรีย์ที่เลือกเป็นพิเศษ) หรือการมีเพศสัมพันธ์ด้วยวิธีการขั้นสูงเช่น กระบวนการออกซิเดชั่นขั้นสูง ( $\text{AOPS}$ - ก่อนหรือหลังเวทีชีวภาพ

---

5.3 การบำบัดน้ำเสียทางการเกษตร

ซึ่งรวมถึงการไหลบ่าจากฟาร์มและที่สะดุดตาที่สุดคือน้ำเสียจากการให้อาหารสัตว์เข้มข้น ( $\text{ร้านกาแฟ}$ ) หรือปุ๋ย

• ลักษณะเฉพาะ: ความเข้มข้นสูงมาก $\text{ร่างกาย}$ , $\text{TSS}$ เชื้อโรคและสารอาหารโดยเฉพาะ

• กระบวนการที่ใช้: การรักษาเกี่ยวข้องกับทะเลสาบที่มีเส้นสายตามด้วยการย่อยแบบไม่ใช้ออกซิเจน (เพื่อลดปริมาณและผลิตพลังงาน) และการรักษาแบบแอโรบิคที่ตามมาสำหรับการกำจัดสารอาหารและเชื้อโรคก่อนที่จะใช้ที่ดินหรือปล่อย

---

5.4 การบำบัดน้ำเสียในสถานที่

วิธีการทางชีวภาพเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการรักษาน้ำเสียในพื้นที่โดยไม่สามารถเข้าถึงระบบเทศบาลส่วนกลาง

• ถังบำบัดน้ำเสีย: ในขณะที่ส่วนใหญ่ทางกายภาพชั้นกากตะกอนในถังบำบัดน้ำเสียผ่านการย่อยแบบไม่ใช้ออกซิเจนช้า

• พืชขนาดเล็ก: ระบบเช่นกะทัดรัด $\text{SBRS}$ หรือ package $\text{ม.BRs}$ ใช้สำหรับโรงเรียนแต่ละแห่งโรงพยาบาลการพัฒนาที่อยู่อาศัยหรือไซต์อุตสาหกรรมระยะไกลที่ให้น้ำทิ้งคุณภาพสูงในพื้นที่เล็ก ๆ

นี่คือเนื้อหาร่างสำหรับไฟล์ ส่วนที่หก ของบทความของคุณโดยมุ่งเน้นไปที่ไฟล์ ข้อดีและข้อเสียของการรักษาทางชีวภาพ .

---

6. ข้อดีและข้อเสียของการรักษาทางชีวภาพ

ในขณะที่กระบวนการทางชีวภาพเป็นกระดูกสันหลังของการจัดการน้ำเสียสมัยใหม่พวกเขาอยู่ภายใต้ข้อ จำกัด บางประการที่ต้องจัดการผ่านการออกแบบและการดำเนินงานอย่างรอบคอบ

6.1 ข้อดี

การรักษาทางชีวภาพให้ประโยชน์ที่น่าสนใจมากกว่าทางเลือกทางกายภาพหรือทางเคมีอย่างหมดจด

6.1.1 การกำจัดมลพิษที่มีประสิทธิภาพ

ระบบชีวภาพมีประสิทธิภาพเป็นพิเศษในการลบ หรือganic $\text{ร่างกาย}$ และ $\text{ปลาค็อด}$ จากน้ำเสียมักจะประสบความสำเร็จ $90\%$ -อัตราการกำจัดบวก นอกจากนี้ยังเป็นวิธีที่ใช้งานได้จริงและคุ้มค่าที่สุดสำหรับขนาดใหญ่ การกำจัดสารอาหารทางชีวภาพ ( $\text{BNR}$ ) จำเป็นสำหรับการปกป้องทางน้ำที่ละเอียดอ่อนจาก eutrophication ที่เกิดจากไนโตรเจนส่วนเกินและฟอสฟอรัส

6.1.2 ประสิทธิภาพต้นทุน

เมื่อสร้างขึ้นแล้วต้นทุนการดำเนินงานสำหรับกระบวนการทางชีวภาพโดยทั่วไปจะต่ำกว่าการรักษาด้วยสารเคมี ในขณะที่ระบบแอโรบิกต้องการพลังงานที่สำคัญสำหรับการเติมอากาศสิ่งนี้มักจะถูกชดเชยด้วยต้นทุนที่สูงและการจัดหาอย่างต่อเนื่องที่จำเป็นสำหรับสารเคมีหรือผู้ตกตะกอนที่จำเป็นในวิธีการที่ไม่ใช่ทางชีววิทยา ระบบไม่ใช้ออกซิเจน สามารถเป็นได้ ผู้ผลิตพลังงานสุทธิ ผ่านรุ่นและการใช้ก๊าซชีวภาพ ( ${\text{ch}}_4$ -

6.1.3 เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม

การรักษาทางชีวภาพโดยพื้นฐานเกี่ยวข้องกับกระบวนการทางธรรมชาติการแปลงมลพิษเป็นผลิตภัณฑ์ที่มั่นคงและปลอดสารพิษ ( ${\text{CO}}_2$ , ${\text{H}}_2\text{O}$ และชีวมวล) ผลลัพธ์ biosolids (กากตะกอน) มักจะได้รับการปฏิบัติและนำกลับมาใช้ใหม่อย่างปลอดภัยเป็นการแก้ไขดินเพื่อส่งเสริมวิธีการทางเศรษฐกิจแบบวงกลมเพื่อการจัดการของเสีย

---

6.2 ข้อเสีย

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

6.2.1 ความไวต่อสารพิษ

จุลินทรีย์เป็นเซลล์ที่มีชีวิตและสามารถยับยั้งหรือถูกฆ่าได้อย่างง่ายดายโดยอินพุตอย่างกะทันหันของ สารเคมีอุตสาหกรรมที่เป็นพิษ โลหะหนักสูง $\text{พี.}$ (กรดหรือฐาน) หรือความเข้มข้นของเกลือสูง "แรงกระแทก" สามารถกำจัดมวลชีวภาพของระบบได้ต้องใช้เวลาหลายวันหรือหลายสัปดาห์เพื่อให้ประชากรกู้คืนและคุณภาพการรักษากลับมา

6.2.2 ความไม่แน่นอนของกระบวนการ

ระบบชีวภาพอาจประสบปัญหาความไม่แน่นอนที่เกี่ยวข้องกับสุขภาพของจุลินทรีย์เช่น กากตะกอน bulking หรือ การทำให้เป็นฟอง .

• การพกพา เกิดขึ้นเมื่อแบคทีเรียเส้นใยเติบโตมากเกินไปป้องกันไม่ให้กากตะกอนตกตะกอนอย่างเหมาะสมใน clarifier นำไปสู่ที่สูง $\text{TSS}$ ในน้ำทิ้งสุดท้าย

• การทำให้เป็นฟอง มักเกิดจากแบคทีเรียชนิดเฉพาะและสามารถนำไปสู่ปัญหาการดำเนินงานและอันตรายจากความปลอดภัยบนพื้นผิวถังเติมอากาศ

6.2.3 การผลิตกากตะกอน

ที่ fundamental goal of biological treatment is to convert dissolved pollutants into solid biomass (sludge). This necessary conversion creates the ongoing challenge and cost of กากตะกอน management (dewatering, การรักษาเสถียรภาพและการกำจัด) ค่าใช้จ่ายในการจัดการกากตะกอนสามารถอธิบายได้ $30\%\text{to}50\%$ จากงบประมาณการดำเนินงานทั้งหมดสำหรับโรงบำบัดน้ำเสีย

7. ความก้าวหน้าและนวัตกรรมล่าสุด

ที่ 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 กระบวนการออกซิเดชั่นขั้นสูง ( $\text{AOPS}$ )

$\text{AOPS}$ ไม่ใช่ชีวภาพอย่างเคร่งครัด แต่มีการใช้มากขึ้นเรื่อย ๆ ตีคู่ ด้วยระบบชีวภาพ พวกเขาเกี่ยวข้องกับการสร้างสายพันธุ์ชั่วคราวที่มีปฏิกิริยาสูงเช่น ไฮดรอกซิลอนุมูลอิสระ ( $\text{โอ้}$ ) ซึ่งออกซิไดซ์อย่างรวดเร็วและทำลายสารปนเปื้อนอินทรีย์ที่ไม่สามารถย่อยสลายได้ (recalcitrant หรือ micropollutants)

• แอปพลิเคชัน: $\text{AOPS}$ ใช้เป็นไฟล์ การรักษาล่วงหน้า ในการทำลายสารประกอบที่เป็นพิษทำให้สามารถเข้าถึงจุลินทรีย์หรือเป็นก หลังการรักษา (ระยะตติยภูมิ) เพื่อขัดทิ้งน้ำทิ้งโดยการขจัดร่องรอยของยาและยาฆ่าแมลง

7.2 Bioaugmentation และ Biostimulation

ที่se techniques focus on actively managing the microbial population:

• การชีวภาพ: เกี่ยวข้องกับ การเพิ่มวัฒนธรรมจุลินทรีย์ที่ไม่ได้เลือกเป็นพิเศษ ไปยังเครื่องปฏิกรณ์ โดยทั่วไปจะทำเพื่อแนะนำสิ่งมีชีวิตที่มีความสามารถในการย่อยสลายมลพิษทางอุตสาหกรรมที่ซับซ้อนและซับซ้อนซึ่งชีวมวลพื้นเมืองไม่สามารถจัดการได้

• Biostimulation: เกี่ยวข้อง การเพิ่มประสิทธิภาพสภาพแวดล้อมของเครื่องปฏิกรณ์ (เช่น 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 เทคโนโลยีกากตะกอนเม็ด

นวัตกรรมนี้นำเสนอการก้าวกระโดดครั้งสำคัญในประสิทธิภาพของระบบและการลดรอยเท้าส่วนใหญ่ใช้ใน กากตะกอนเม็ดแอโรบิก ( $\text{ags}$ ) ระบบ

• หลักการ: แทนที่จะสร้างกากตะกอนแบบดั้งเดิมชีวมวลชีวมวลจะจัดระเบียบเป็นแบบหนาแน่นกะทัดรัดทรงกลม เม็ด - เม็ดเหล่านี้จะตั้งค่าได้เร็วขึ้นอย่างมีนัยสำคัญและมีโซนที่แตกต่างกัน (ภายนอกแบบแอโรบิก, การตกแต่งภายในที่เป็นพิษ/anoxic/anaerobic) ที่เปิดใช้งานการกำจัดคาร์บอนไนโตรเจนและฟอสฟอรัสในเครื่องปฏิกรณ์เดี่ยว

• ข้อได้เปรียบ: ช่วยให้ความเข้มข้นของมวลชีวภาพที่สูงขึ้นและไม่จำเป็นต้องมีตัวชี้วัดแยกต่างหากลดรอยเท้าของพืชได้มากถึง $75\%$ .

7.4 พันธุวิศวกรรมของจุลินทรีย์

แม้ว่าจะยังคงอยู่ในช่วงการวิจัยและระยะเวลานักบิน แต่พันธุวิศวกรรมก็มีสัญญาอันยิ่งใหญ่ นักวิทยาศาสตร์กำลังตรวจสอบวิธีการ:

• เพิ่มความเสื่อมโทรม: ปรับเปลี่ยนจุลินทรีย์เพื่อเร่งการสลายตัวของมลพิษอินทรีย์ถาวร ( $\text{ป๊อป}$ -

• ปรับปรุงประสิทธิภาพ: สิ่งมีชีวิตของวิศวกรในการทำปฏิกิริยาหลายอย่าง (เช่นไนตริฟิเคชั่นและ denitrification พร้อมกัน) ได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นหรือทนต่อสภาวะที่เป็นพิษที่จะยับยั้งประชากรธรรมชาติ