유기 오염 물질에 대한 복합 생물학 및 화학 치료의 효과

유기 오염 물질 및 치료 도전에 대한 소개

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생물학적 치료에 대한 이해

생물 처리는 미생물, 식물, 또는 효소의 대사 활동에 유기 오염물질을 degrade 위하여 의존합니다. 이 방법은 일반적으로 환경 친화적인, 비용 효과 고려되고, 도시 폐수 처리와 같은 대규모 신청을 위해 적당한, 산업 유출하는 관리 및 토양 제거입니다.

핵심 생물학적 과정

Activated Sludge: 연쇄된 성장 시스템의 Aerobic 미생물은 유기적 물질을 소비합니다. 이 과정은 널리 이용되지만, 재량 화합물에 대한 덜 효과적입니다.
Bioaugmentation: 염화 용매 또는 폴리 사이클론성 탄화수소 (PAHs)와 같은 표적 화합물의 분해를 강화하기 위하여 특정한 오염물질 분해 긴장 추가됩니다.
Phytoremediation: 식물은, 궤란 상호 작용과 효소 활동을 통해 오염 물질을 흡수하고, 변화합니다. 중금속 및 몇몇 유기 오염물질을 위해 유용한.
기능성 생분해]: 백색 회전 균류 ligninolytic 효소는 염료, 농약 및 약제를 포함하여 지속성 오염물질의 넓은 스펙트럼을 끊을 수 있는, 균류 효소를 뿌릴 수 있습니다.
Anaerobic Digestion: 미생물은 산소의 부재에 오염물질을 대사시키고, 진창 또는 고강도 폐기물에 복잡한 유기물을 분해하면서 바이오가스를 생산합니다.

장점 및 제한

생물 치료는 지속 가능 하 고 최소 이차 폐기물을 생산. 미생물은 오염 물질 부하를 변동 하기 위해 적응할 수 있습니다. 그러나, 그들은 더 긴 보존 시간을 요구 하 고 온도, pH, 및 독성 충격에 과민. 많은 recalcitrant 화합물은 생물학적 공격에 저항, 불완전한 탈질 및 부모 화합물보다 더 독성 될 수 있는 변형 제품의 발생. U.S. 환경 보호 기관:::1]::1]::1]::]:]::]:]::]:]:]:]:]:]:]:]:[[[[[[[[[[[[[[[[1]]]]]]:]:]]]]:]:]]]]:]:]:]:]:]:]:]:]:]:]:]:]:]:]:]:]:[[[[[[[[[[[[[[[

화학 치료의 역할

화학 치료는 급속하게 degrade 또는 유기 오염물질을 변형시키기 위하여 민감하는 대리인을 이용합니다. 진보된 산화 과정 (AOPs)는 생물 rerecalcitrant인 화합물을 위해 특히 효과적입니다.

일반적인 화학 접근법

Ozonation: Ozone는 직접 포화 채권을 공격하거나 알칼리성 조건에서 hydroxyl 래디드를 생성합니다. 탈색 및 소독에 효과적입니다.
Fenton Process: 철 철 촉매 수소 과산화 탈조를 생성 hydroxyl 급진. 산업 폐수에 대 한 산 성 pH에서 잘 작동.
Photocatalysis: UV 빛에 의해 활성화되는 반도체 (e.g., TiO2) 민감 산소 종. 낮은 농도 오염 물질에 적합.
전자화학 산화: 염소 탈 등급 오염 물질과 같은 산화제의 양극 또는 발생에 직접 전해질 이동; 화학 물질 추가 필요 없음.
Chemical Reduction: 제로동 철 또는 황화 탄소 할로겐 보세를 파괴하는 할로겐 유기를 감소.

힘과 단점

화학 방법은 빠르고 특정 화합물에 대한 높은 제거 효율을 달성 할 수 있습니다. 그들은 독성 충격에 의해 덜 영향을받습니다. 그러나, 그들은 종종 상당한 에너지와 화학 물질을 소비, 에그, 오존화에서 bromate, 또는 염화에서 organochlorines), 그리고 후속 생물학 연마없이 전체 무기화를 달성 할 수 없습니다. Environmental 과학 & 기술 저널] : 기술 저널] : 큰 경제적 인 단계에 대한 충분한 양을 할 수없는 경우.

생물학적 및 화학적 치료의 이점

통합 시스템은 화학 산화와 생물학적 분해의 온화한 상태를 활용합니다. Synergistic 효과는 다음과 같습니다.

화학 산화를 이용한 전처리]: 더 작은 생물 분해성 중간체로 복잡한 분자를 파괴하고 독성을 줄이고 생체 이용성을 개선합니다. 예를 들어, 오존은 박테리아에 접근 할 수있는 아로마틱 링을 열 수 있습니다.
Post-treatment 생물학 연마: Removing residual 산화제 및 분해 제품, 그리고 부분적으로 산화 화합물을 이산화탄소와 물로 변환. 이 더 낮은 다운스트림 화학 수요.
바이오틱스가 화학에 의해 수행: 일부 경우에, 생물학적 치료는 쉽게 분해 가능한 유기 물질을 제거하기 위해 먼저 적용되며, 짧은 화학 산화는 재순환을 처리합니다. 이 화학 소비를 감소시킵니다.
Sequential Coupling: 제거를 최적화하고 폐기물을 최소화하기 위해 생물학적 화학 반응기 간의 재생 스트림. 예를 들어, 오존은 억제 화합물의 축적을 방지하면서 바이오 매스 활동을 유지하기 위해 간헐적으로 투여 될 수 있습니다.

물 연구]는 생물 활성 탄소 (BAC) 여과를 가진 오존을 통합하는 것을 증명합니다 혼자서 50-70%에 비교된 micropollutants의 90% 이상 제거를 달성하고, 에너지 비용을 삭감하는 동안.

연구 찾기 및 사례 연구

사례 연구 1 : 제약 폐수

병원 폐수를 대우하는 전체 가늠자 식물은 막 생물 자원 (MBR)에 의해 뒤에 Fenton 전처리 단계에 채택했습니다. 결합한 체계는 항생제의 95%를 제거하고 총 유기 탄소 (TOC)의 85%는, 생물적인 단계 취급에 의하여 남아 있는 부산물 취급합니다. 대조에서는, MBR는 혼자서 억제 효력 때문에 60% 항생 제거를 달성했습니다.

사례 연구 2 : 농약 - 오염 된 토양

유기 살충제는 유기 용매로, 유기 용매에 있는 유기 용매에 있는 유기 용매에 있는 유기 용매에 있는 유기 용매에 있는 유기 용매에 있는 화합물입니다. 이 화합물은 유기 용매에 있는 유기 용매에 있는 화합물의 한개입니다. 이 화합물은 유기 용매에 있는 화합물의 한개입니다. 이 화합물은 유기 용매에 있는 화합물의 한개입니다. 이 화합물은 유기 용매에 있는 화합물의 한개입니다. 이 화합물은 유기 용매에 있는 화합물의 한개입니다. 이 화합물은 유기 용매에 있는 화합물의 한개입니다.

사례 연구 3 : 섬유 염료 Effluent

아조 염료를 함유 한 섬유 폐수는 photocatalysis (TiO_]2]/UV)로 1 시간 동안 처리되었으며, 에어로빅 이동 침대 바이오필름 반응기 (MBBR)에 의해 따랐습니다. 색상 제거는 99 % 및 COD 제거 92%, 광촉 과정에서 형성된 생물학 단계 광화 방향족 아민으로. 결합 된 과정은 동일한 effluent 질을 위해 혼자 photocatalysis를 사용하여 40% 더 적은 에너지를 사용했습니다.

실험실 - Scale 비교

50 연구의 메타 분석은 생물 화학 시스템을 결합하여 평균 30 % 높은 오염 제거 및 20 % 낮은 운영 비용으로 단일 프로세스와 비교했습니다. 시너지는 가장 물과 바이오 매스 사이에 분할되는 2 및 5 사이의 상호 작용성 분자 사이에 K[[FLT : 0]]]ow[[FLT : 1]]]와 화합물에 대해 발음됩니다.

도전과 미래 방향

By-Products 및 독성 관리

화학 산화는 부모 화합물 (예를들면, bromide 부유한 물의 오존에서 제품으로 묶인 소독) 보다는 더 유독한 중간물을 생성할 수 있습니다. 생물학 포스트 처리는 주의깊게 이을 격상시키기 위하여 디자인됩니다. 독성 (예를들면, bioluminescence 분석실험을 사용하여)의 실시간 감시는 과정 통제를 인도할 수 있습니다.

Reaction 설정

결합 체계는 생물 활동을 유지하기 위하여 PH, 온도, 산소 및 산화한 노출량을 균형을 잡는 것을 요구합니다. 예를 들면, Fenton 과정에서 과산화수소는 냉각되지 않는 경우에 박테리아를 금할 수 있습니다. 적시 화학 투약을 가진 Sequencing 배치 반응기는 이것을 해결하기 위하여 개발됩니다.

비용 및 규모-업

특수 장비의 통합 (예 : 오존 발생기, UV 반응기) 자본 비용을 증가시킵니다. 그러나 수명주기 분석은 화학 사용량을 감소시키고 처리량이 2-5 년 내에 이러한 비용을 상쇄 할 수 있음을 보여줍니다. 모바일 치료 단위 및 모듈 디자인은 분산 응용 프로그램에 대한 신흥됩니다.

Smart Integration 및 Control

기계 학습 알고리즘은 유입 품질에 따라 최적의 화학 용량과 생물학적 접촉 시간을 예측할 수 있습니다. 유럽의 파일럿 프로젝트는 30 %의 에너지 소비를 줄이기 위해 (예 : UV 흡수, COD, 독성)를 사용하여 생물 및 화학적 단계 간의 자동 투광을 위해 온라인 센서 (예 : UV 흡수, COD, 독성)를 사용했습니다.

Emerging 기술

효소 치료: 임모빌드 락케이스 또는 peroxidases는 가혹한 조건 없이 가벼운 화학 대안으로 사용될 수 있습니다, 민감하는 종 생성.
Electro-bioremediation: 낮은 전기 분야는 미생물 활동을 자극하거나 토양과 지하수에 직접 산화 오염물질을 자극합니다.
솔라 구동 AOP: 자연 햇빛을 사용하여 원격 영역에서 생물학적 치료와 광촉을 결합하여 에너지 비용을 절감합니다.

유럽위원회의 워터 프레임 워크 지침는 엄격한 배출 한계를 회의하는 핵심 기술로 결합된 생물학 화학 시스템을 강조하는 우선 물질을 위한 통합 처리 열차를 격려합니다.