폐수 처리에서 활성 매체의 역할은 복잡한 미생물 생태계와 물리적 및 화학적 과정의 동적 시스템입니다.그리고 그 핵심 메커니즘은 마이크로 대사에서 매크로 프로세스 수준까지 깊이 분석 할 수 있습니다.
1미생물 공동체의 협력 대사 메커니즘
기능성 미생물 공동체의 계층적 분할
- 유리한 박테리아 공동체: 주로 유기 물질의 1차 분해에 책임이있는 이질성 박테리아 ( Pseudomonas 및 Zygomycetes) 로 구성되어 있습니다.세포외 효소를 분비하여 큰 유기 분자를 흡수 가능한 작은 분자로 수분화합니다 (폴리사카리드 → 포도당과 같이), 단백질 → 아미노산).
- 기능성 미생물:
-나이트리프 박테리아 (나이트리트 박테리아, 나이트라트 박테리아): 에어로브 조건에서 NH-N을 NO2−와 NO-로 산화합니다.
-데니트리프레이징 박테리아 (사유모나스 같은): 무산기 상태에서는 유기 물질을 전자 기증자로 사용하여 NO-를 N2로 줄입니다.
- 폴리포스파트 축적 박테리아 (아시네토박터와 같이): Excessive uptake of phosphorus in anaerobic aerobic alternating environments (releasing energy to absorb phosphorus during aerobic conditions and releasing phosphorus to obtain carbon sources during anaerobic conditions).
미생물 대사에서 에너지 분배
분해 대사: 유기 물질은 산화되어 에너지를 방출합니다 (약 40%가 ATP로 변환되고, 60%는 열 에너지로 손실됩니다).
-애나볼리즘: 에너지는 미생물 세포 증식 (물질 생산) 에 사용되며 나머지 에너지는 내원 호흡을 통해 소비됩니다.
2, 물리 및 화학 과정의 강화 효과
흡수, 플록 룰레이션, 침착의 연결 효과
- 흡수 단계:미생물 은 EPS (세포 외 다분 물질) 의 고착적 인 네트워크 를 통해 유기 물질 을 빠르게 포착 한다 (흡수 속도 는 분해 속도 보다 10 배 이상 될 수 있다).
- 류류화 메커니즘:
-생물학적 꽃받침: 미생물들에 의해 분비되는 EPS의 폴리사카리드 및 단백질은 꽃받침을 촉진하기 위해 생물학적 꽃받침제로 작용합니다.
-전하 중화: Ca 2 + 및 Mg 2 + 이온을 사용하여 콜로이드 표면에 부정적인 전하를 감소시키고 반발을 감소시킵니다.
-우림 효율: 좋은 플라크 (SVI=100~150 mL/g) 는 2차 퇴적 탱크에서 진흙 물 분리를 달성하며 반환된 진흙의 농도는 3000~5000 mg/L에 도달 할 수 있습니다.
질량 전달 및 확산 제어
- 용해된 산소 경사: 공기 탱크에 용해된 산소의 불균형 분포는 동시 질소화와 비질소화를 촉진하는 미세 환경 (항공성 무산소 인터페이스) 을 형성합니다.
- 기질 확산: 유기 물질의 수분 단계에서 미생물 세포 표면에 전달 속도는 분해 효율에 영향을 미칩니다.팽창도를 높여서 최적화 할 수 있습니다..
3, 프로세스 매개 변수의 제어 논리
주요 제어 매개 변수
- 슬러지 연령 (SRT): 미생물 개체군 구조를 결정합니다 (예를 들어, 긴 SRT는 nitrifying 박테리아의 성장을 촉진합니다. 짧은 SRT는 filamentous 박테리아를 억제합니다.)
- 슬러지 부하 (F/M): 높은 부하 (0.3~0.6 kgBOD/kgMLSS · d) 는 유기 물질 분해를 가속화하지만 쉽게 슬러지 부기를 유발할 수 있습니다. 낮은 부하 (<0.15 kgBOD/kgMLSS · d) 는 질화에 유리합니다..
반류 비율 (R): 공기 탱크의 진흙 농도와 처리 효율에 영향을 미칩니다 (일반적으로 20% ~ 100%).
전형적인 프로세스의 최적화 방향
-A/O 프로세스: 아에로브 아에로브 교류를 통해 인산화 제거가 이루어지며, 아에로브 구역의 ORP는 -150~-250mV에서 제어되어야 합니다.
-A 2/O 공정: 탄소 분해를 강화하기 위해 비산소 단계를 증가시켜 균형 잡힌 탄소 소스 할당을 요구합니다 (우선 분해, 그 다음 인산 제거).
-SBR 프로세스: 시간 시리즈 제어로 달성 된 다기능 통합, 공기 강도 및 침착 시간의 최적화를 요구합니다.
4, 운영 중에서의 도전과 대처 전략
공동 문제 분석
- 슬러지 붓기: 섬유성 박테리아의 과도한 증식으로 인해 SVI> 200 mL / g가 발생하며, Fe 3 +를 추가하거나 F / M를 조정하여 억제 할 수 있습니다.
- 슬라드 노화: 장기적 낮은 부하 작업은 플록 쿨레이션으로 이어지며, 신진대사를 활성화하기 위해 슬라드 배출 또는 부하 증가가 필요합니다.
-데니트리피케이션 효율은 제한적입니다: 탄소 소스가 충분하지 않으면 메탄올/나트륨 아세테이트를 보충하거나 MBR 프로세스를 사용하여 SRT를 확장 할 수 있습니다.
지능형 제어 기술
온라인 모니터링: DO, pH, ORP 센서를 통해 프로세스 상태를 실시간 피드백합니다.
-모델 예측: ASM (활성 매설물 모델) 을 적용하여 대사 과정을 시뮬레이션하고 공기 및 반류 전략을 최적화합니다.
5, 기술 혁신 및 최첨단 방향
새로운 공정 개발
-단거리 질소화 단화: NH - N를 NO 2 -로 산화하고 직접 단화하여 25%의 공기 및 40%의 탄소 소스를 절약합니다.
-알성 진흙 기술: 밀리미터 크기의 입자를 형성하기 위해 자기 집약으로 충돌 부하에 저항하는 능력을 향상시킵니다.
자원 활용
- 방울의 아에로브적 소화: 에너지 회수를 달성하기 위해 유기 물질을 바이오 가스 (CH4의 60% ~ 70% 함유) 로 변환합니다.
-포스포스 회수: 새 배설물 (MgNH 4PO 4 · 6H 2 O) 을 통해 슬라드에서 느린 방출 비료를 추출합니다.
요약
활성 매설물 시스템은 미생물 대사 및 물리 화학 과정의 결합을 통해 유기 광분화에서 영양소 순환까지의 전체 체인 통제를 달성합니다.미래 개발 추세는 저탄소 및 에너지 절약 프로세스에 초점을 맞출 것입니다., 지능형 규제 및 자원 회수, 탄소 중립 목표 아래 하수 처리 업그레이드 수요를 충족하기 위해. it is necessary to flexibly adjust process parameters based on water quality characteristics (such as toxic substances in industrial wastewater and metabolic inhibition in low-temperature environments) to ensure stable and efficient operation of the system.
