activity of microorganisms in organic waste disposal

8/13/2019 Activity of Microorganisms in Organic Waste Disposal

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Microbiological Process ReportA c t i v i t y o f M i c r o o r g a n i s m s i n O r g a n i c Waste D i s p o s a l

I V . B i o - C a l c u l a t i o n sW. WESLEY E C K E N F E L D E R , J R . AND NANDOR P O R G E S

D e p a r t m e n t o f C i v i l E n g i n e e r i n g , M a n h a t t a n C o l l e g e , New Y o r k , New Y o r k , a n d E a s t e r n R e g i o n a l R e s e a r c h L a b o r a t o r y ,P h i l a d e l p h i a , P e n n s y l v a n i a 2R e c e i v e d f o r p u b l i c a t i o n November 2 7 , 1 9 5 6

P r i n c i p l e s o f a e r o b i c a n d a n a e r o b i c t r e a t m e n t o fo r g a n i c w a s t e s w e r e d e v e l o p e d i n t h e p r e v i o u s p a p e r so f t h i s s y m p o s i u m . T h e a p p l i c a t i o n o f t h e s e p r i n c i p l e st o e n g i n e e r i n g d e s i g n i s d i s c u s s e d i n t h i s p a p e r . A l -t h o u g h t h e d i s c u s s i o n i s r e s t r i c t e d t o t h e a e r o b i ct r e a t m e n t s , t h e c o n c e p t s a r e e q u a l l y a p p l i c a b l e t oa n a e r o b i c t r e a t m e n t s .

L a b o r a t o r y o r p i l o t p l a n t s t u d i e s a r e e m p l o y e d t od e v e l o p e n g i n e e r i n g d e s i g n c r i t e r i a . L a b o r a t o r y s t u d i e sa r e u s u a l l y b a t c h t r e a t m e n t o p e r a t i o n s i n w h i c h v a r i o u sc o n c e n t r a t i o n s o f a c c l i m a t i z e d s l u d g e a r e a e r a t e d w i t hk n o w n q u a n t i t i e s o f w a s t e . C h a n g e s i n p e r t i n e n tc h a r a c t e r i s t i c s s u c h a s B O D , C O D , o x y g e n u t i l i z a t i o n ,a n d s l u d g e a c c u m u l a t i o n a r e n o t e d w i t h t i m e . R e l a t i o n -s h i p s b e t w e e n t i m e a n d c o n c e n t r a t i o n c a n b e d e v e l o p e df r o m s u c h d a t a .A p i l o t p l a n t t r e a t s w a s t e c o n t i n u o u s l y , s i m u l a t i n ga n t i c i p a t e d p l a n t s c a l e o p e r a t i o n . V a r i a b l e s s u c h a so r g a n i c m a t t e r l o a d i n g , a i r r a t e , a n d m i c r o b i a l s l u d g ec o n t e n t a r e c h a n g e d u n d e r c o n d i t i o n s o f s t e a d y s t a t eo p e r a t i o n . P i l o t p l a n t d a t a s t a t i s t i c a l l y a n a l y z e dp r o v i d e a s o u n d b a s i s f o r s c a l i n g u p t o p r o c e s s d e s i g n .B I O - O X I D A T I O N P R O C E S S E S

B i o - o x i d a t i o n s y s t e m s may b e b r o a d l y c l a s s i f i e d i n t ot w o c a t e g o r i e s : t h e f i x e d b e d o r t r i c k l i n g f i l t e r a n d t h ef l u i d b e d o r a c t i v a t e d s l u d g e . T h e s e t w o s y s t e m s mayb e s u b - c l a s s i f i e d i n t o v a r i o u s m o d i f i c a t i o n s .T h e t r i c k l i n g f i l t e r i s a s y s t e m i n w h i c h t h e o r g a n i cw a s t e i s d i s t r i b u t e d o v e r m i c r o b i a l g r o w t h s a t t a c h e dt o a s t o n e o r o t h e r m e d i a . A s t h e w a t e r p a s s e s t h r o u g ht h e f i l t e r , t h e t i m e o f c o n t a c t w i t h t h e b i o l o g i c a l s l i m e si s 1 5 t o 2 5 m i n ; h e n c e , i t i s p r o b a b l e t h a t t h e i n i t i a lr e a c t i v e c a p a c i t y o f t h e f i l t e r s l i m e s f o r t h e w a s t ee x e r t s a m a j o r i n f l u e n c e o n f i l t e r p e r f o r m a n c e . T r e a t -m e n t p e r f o r m a n c e i s f u r t h e r e n h a n c e d b y r e c i r c u l a t i o n

1 P r e s e n t e d a t t h e 1 3 t h G e n e r a l M e e t i n g o f t h e S o c i e t y f o rI n d u s t r i a l M i c r o b i o l o g y , S t o r r s , C o n n e c t i c u t , A u g u s t 2 6 t o3 0 , 1 9 5 6 .2 A l a b o r a t o r y o f t h e E a s t e r n U t i l i z a t i o n R e s e a r c h a n d D e -v e l o p m e n t D i v i s i o n , A g r i c u l t u r a l R e s e a r c h S e r v i c e , U . S .D e p a r t n n t o f A g r i c u l t u r e .1 8 0

o f t h e e f f l u e n t , t h u s p e r m i t t i n g t h e o r g a n i c m a t t e r t oc o n t a c t t h e f i l t e r f i l m s m o r e t h a n o n c e .O x y g e n i s t r a n s f e r r e d t o t h e f i l m s f r o m a i r d r a w ni n t o t h e f i l t e r b e d d u e t o a t e m p e r a t u r e g r a d i e n t b e -t w e e n t h e w a s t e a n d t h e a m b i e n t a i r a n d a l s o f r o mo x y g e n d i s s o l v e d i n t h e i n c o m i n g w a s t e . F i g u r e 1 i s as c h e m a t i c p r e s e n t a t i o n o f a t r i c k l i n g f i l t e r .A c t i v a t e d s l u d g e p r o c e s s e s a r e s y s t e m s i n w h i c hm i c r o b i a l g r o w t h s a r e c o n t i n u o u s l y c i r c u l a t e d j a n dc o n t a c t e d o r m i x e d w i t h o r g a n i c w a s t e i n t h e p r e s e n c eo f o x y g e n . T h e o x y g e n i s u s u a l l y s u p p l i e d f r o m a i rb u b b l e s i n j e c t e d i n t o t h e m i x i n g s l u d g e - l i q u i d m a s su n d e r t u r b u l e n t c o n d i t i o n s . T h e p r o c e s s b a s i c a l l yi n v o l v e s a n a e r a t i o n s t e p f o l l o w e d b y a s o l i d s - l i q u i ds e p a r a t i o n s t e p f r o m w h i c h t h e s e p a r a t e d s l u d g e i sr e c y c l e d f o r a d m i x t u r e w i t h f r e s h w a s t e . A b a t c ht r e a t m e n t p r o c e s s h a s r e c e n t l y b e e n d e v e l o p e d i nw h i c h w a s t e i s a d d e d t o t h e s y s t e m f o r a p a r t o f ad a y f o l l o w e d b y s e d i m e n t a t i o n a n d d e c a n t a t i o n ( K o u n t z ,1 9 5 4 ) . A b a l a n c e i s a t t a i n e d t o m i n i m i z e e x c e s s s l u d g ep r o d u c t i o n i n t h e s y s t e m .

D E S I G N F A C T O R SP r i m a r y v a r i a b l e s i m p o r t a n t i n t h e d e s i g n o f c o n -

t i n u o u s s y s t e m s a r e : a ) A e r a t i o n d e t e n t i o n p e r i o d r e q u i r e d t o c o n v e r t as p e c i f i e d l o a d i n g o f o r g a n i c m a t t e r t o a p r e -d e t e r m i n e d s t a b i l i z e d l e v e l . b ) O x y g e n d e m a n d r a t e s a n d a i r r e q u i r e m e n t s . c S l u d g e a c c u m u l a t i o n a n d d i s p o s a l . d ) N u t r i t i o n a l r e q u i r e m e n t s . e ) S o l i d - l i q u i d s e p a r a t i o n .A e r a t i o n D e t e n t i o n P e r i o d

T h e a s s i m i l a t i o n o f o r g a n i c m a t t e r b y m i c r o b i a lg r o w t h s i s a t i m e - c o n c e n t r a t i o n p h e n o m e n o n . T h e r e -f o r e , i t may b e g e n e r a l i z e d t h a t t h e e f f i c i e n c y o f BO Dr e m o v a l i n t h e a c t i v a t e d s l u d g e p r o c e s s i s a f u n c t i o no f t h e a e r a t i o n t i m e , t h e c o n c e n t r a t i o n o f a c t i v e s l u d g es o l i d s a n d t h e BO D l o a d i n g . T h e e f f i c i e n c y may b er e l a t e d t o a l o a d i n g f a c t o r i n v o l v i n g t h e a f o r e m e n t i o n e dv a r i a b l e s E c k e n f e l d e r a n d O C o n n o r , 1 9 5 4 ; F a i r a n d


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1MICROORGANISMS IN ORGANIC WASTE DISPOSAL

F I G . 1 . S c h e m a t i c p r e s e n t a t i o n o f a t r i c k l i n g f i l t e r ( C o u r t e s y o f D o r r - O l i v e r , I n c . )TABLE I . BO D r e d u c t i o n o f o r g a n i c w a s t e s b y a c t i v a t e d s l u d g e

BO D L o a d i n g M i x e d L i q u o r A BO DW a s t e P r o c e s s S l u d g e S o l i d s A e r a t i o n R e t u r n R e d u c t i o nl b / d a y / l b MLSS pp m P p m

h r p e r c e n t p e r c e n tS e w a g e * . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C o n v e n t i o n a l 0 . 2 2 8 1 5 3 2 0 5 0 6 . 3 4 3 5 9 0S e w a g e * . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . H i g h r a t e 2 . 0 8 1 3 2 5 3 0 2 . 9 2 2 0 6 7 . 5P u l p a n d p a p e r t . . . . . . . . . . . . C o n v e n t i o n a l 0 . 3 0 1 8 3 2 9 1 0 3 . 8 5 3 3 9 1 . 2P h a r m a c e u t i c a l t . . . . . . . . . . . . C o n v e n t i o n a l 1 . 6 0 1 5 5 6 3 2 9 2 3 . 7 5 1 0 0 8 9 . 0C a n n e r y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C o n v e n t i o n a l 2 . 5 6 6 3 0 2 5 0 0 4 . 8 8 1 . 6C a n n e r y ........ C o n t a c t s t a b i l i z . 1 . 2 8 6 0 0 3 2 2 0 3 . 0 1 0 0 8 4 . 0

* H a s e l t i n e , 1 9 5 5 .t E c k e n f e l d e r a n d M o o r e , 1 9 5 4 .t D r y d e n e t a l . , 1 9 5 5 . E c k e n f e l d e r a n d G r i c h , 1 9 5 5 . The BO D l o a d i n g t o t h e a e r a t o r a l o n e i s 1 2 . 4 l b B O D / d a y / l b s l u d g e a n d i s p r i n c i p a l l y c e l l s t o r a g e ( E c k e n f e l d e r , 1 9 5 2 a ) .

T h o m a s , 1 9 5 0 ; H a s e l t i n e , 1 9 5 5 ) . T h i s l o a d i n g f a c t o ri s e x p r e s s e d : l b BOD p e r d a y p e r l b a e r a t i o n s l u d g e .When p i l o t p l a n t o p e r a t i o n a p p r o x i m a t e s d e s i r e d c o n d i -t i o n s t h i s l o a d i n g f a c t o r m ay b e e m p l o y e d a s a p r i m a r yd e s i g n c r i t e r i o n . I n p r e s e n t p r a c t i c e , a e r a t i o n d e -t e n t i o n p e r i o d s v a r y f r o m 1 t o 8 h r w h i l e t h e m i x e dl i q u o r s l u d g e s o l i d s c o n c e n t r a t i o n s v a r y f r o m 1 0 0 0t o 4 0 0 0 p p m .

I n t r e a t m e n t o f d o m e s t i c s e w a g e e m p l o y i n g c o n -v e n t i o n a l a c t i v a t e d s l u d g e , 9 0 p e r c e n t BO D r e d u c t i o nh a s b e e n o b t a i n e d w i t h l o a d i n g f a c t o r s v a r y i n g f r o m0 . 1 t o 0 . 5 l b BO D p e r d a y p e r l b a e r a t i o n s l u d g e .S i m i l a r r e d u c t i o n i n BO D h a s b e e n o b t a i n e d b y o x i -d a t i o n o f K r a f t m i l l w a s t e w i t h a l o a d i n g f a c t o r o f 0 . 3 .T a b l e 1 s h o w s s o m e t y p i c a l p e r f o r m a n c e d a t a .

G a r r e t t a n d S a w y e r 1 9 5 2 ) u s e d g l u c o s e a n d p e p t o n ea n d o b t a i n e d maximum r e m o v a l r a t e s o f 3 . 6 l b o f BODp e r d a y p e r l b s o l i d s a t 1 0 C , 1 1 . 6 l b o f BO D a t 2 0 C ,a n d 2 0 . 8 l b a t 3 0 C . L o w e r maximum r e m o v a l r a t e s

h a v e b e e n o b s e r v e d i n t h e t r e a t m e n t o f p h a r m a c e u t i c a la n d c a n n e r y w a s t e s .T h e l o a d i n g f a c t o r i s e x p r e s s e d i n t e r m s o f m i x e dl i q u o r s u s p e n d e d s o l i d s f o r c o n v e n i en c e. S i n c e o n l y ap o r t i o n o f t h e s l u d g e m ay b e c o n s i d e r e d a s a c t i v ec u l t u r e ( H o o v e r e t a l . , 1 9 5 1 ) , BOD r e m o v a l s o b s e r v edf o r a p a r t i c u l a r s y s t e m a r e r e p r e s e n t a t i v e o n l y o f t h a ts p e c i f i c w a s t e . I n s o m e c a s e s v o l a t i l e s u s p e n d e d s o l i d sw i l l p r o v i d e a b e t t e r c o r r e l a t i o n t h a n t o t a l s u s p e n d e ds o l i d s . An e x a m p l e f r o m a p u l p a n d p a p e r w a s t e o x i -d a t i o n may b e c i t e d . T h e s l u d g e w a s 8 5 p e r c e n t v o l a t i l eb u t , d u e t o t h e p r e s e n c e o f b i o l o g i c a l l y i n e r t f i b e r a n do t h e r v o l a t i l e s o l i d s , t h e c o m p u t e d a c t i v e f r a c t i o n w a so n l y 7 0 p e r c e n t . T h i s a c t i v e f r a c t i o n w a s v a r i a b l ed e p e n di n g u p o n t h e d e t e n t i o n t i n i e a n d f i b e r l o a d o nt h e p r o c e s s .T h e l o a d i n g f a c t o r e m p l o y e d f o r a p r o c e s s d e s i g ns h o u l d c o n s i d e r t h e t o t a l t i m e t h e s l u d g e m a s s h a sb e e n u n d e r g o i n g a e r a t i o n . S o m e p r o c e s s m o d i f i c a t i o n s ,s u c h a s c o n t a c t s t a b i l i z a t i o n , e m p l o y a s h o r t a e r a t i n g

1 9 5 7 ] 1 8 1

.3LVW- Wff-Mr- . 4 v

i .


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W. W. ECKENFELDER, J R . AND N . PORGESc o n t a c t p e r i o d o f t h e w a s t e w i t h s l u d g e f o r r a p i d r e -m o v a l o f BOD p r i n c i p a l l y as s t o r a g e ) f o l l o w e d b y ar e l a t i v e l y l o n g e r p e r i o d o f a e r a t i o n o f t h e r e s u l t i n gs l u d g e f o r o x i d a t i o n a n d s y n t h e s i s ( P o r g e s e t a l . , 1 9 5 5 ) .The l o a d i n g f a c t o r c o m p u t e d f o r w a s t e a e r a t i o n a l o n ei s p r i m a r i l y r e pr e s en t a ti v e o f s t o r a g e , w h i l e t he l o a d i n gf a c t o r b a s e d on t h e e n t i r e w a s t e a n d s l u d g e mass i n -v o l v e s a l l s t e p s o f t h e p r o c e s s .L o a d i n g - e f f i c i e n c y d a t a f o r an y p a r t i c u l a r w a s t emust b e o b t a i n e d b y e x p e r i m e n t a l i n v e s t i g a t i o n s ont h a t w a s t e u s i n g w e l l a c c l i m a t e d s l u d g e . The l o a d i n gt h a t ca n b e a p p l i e d t o t h e s l u d g e or t h e amount o fo r g a n i c m a t t e r s t a b i l i z e d i s r e l a t e d t o v a r i o u s s e c o n d a r yf a c t o r s t h a t i n f l u e n c e t h e p e r f o r m a n c e o f t h e o v e r - a l lprocess. Many i n v e s t i g a t o r s h a v e i n t e r p r e t e d t h e s ef a c t o r s i n t e r m s o f s l u d g e age w h i c h i n t u r n i s r e l a t e dt o t he l en g t h o f t i m e t h e s l u d g e h a s b e e n u n d e r g o i n ga e r a t i o n . S l u d g e age may b e g e n e r a l l y c o n s i d e r e d as t h er e c i p r o c a l o f t he l o a d i n g f a c t o r . G o u l d ( 1 9 5 3 a ) d e f i n e ss l u d g e age as t h e r a t i o o f t h e m i x e d l i q u o r s u s p e n d e ds o l i d s t o t h e s u s p e n d e d s o l i d s per d a y i n t h e raw sew-age. A more f u n d a m e n t a l i n t e r p r e t a t i o n o f s l u d g e agewas a d v a n c e d b y G e l l m a n a n d H e u k e l e k i a n 1 9 5 3 )wh o c o n s i d e r i t as t h e r a t i o o f t h e m i x e d l i q u o r sus-p e n d e d s o l i d s t o t h e l b BOD r e m o v e d per d a y i n t h e s y s -t e m .E d w a r d s ( 1 9 4 9 ) a n d G o u l d ( 1 9 5 3 b ) s h o w e d t h ec o n v e n t i o n a l process t o h a v e a s l u d g e age o f 3 t o 4d a y s i n summer a n d 0 . 4 d a y s i n w i n t e r . P o o r s e t t l i n gp r o p e r t i e s were o b t a i n e d over t h e range o f 0 . 5 t o 3 . 0d a y s .I n t e r e s t i n g s t u d i e s b y McKinney 1 9 5 5 i n d i c a t e dt h a t , a t h i g h l o a d i n g f a c t o r s , s l u d g e d o e s n o t f l o c c u l a t eb u t r a t he r f u n c ti o n s as a d i s p e r s e d g r o w t h . O n l y whent h e s l u d g e a p p r o a c h e s t h e e n d o g e n o u s p h a s e d o e sf l o c c u l a t i o n occur. F l o c c u l a t i o n o f b i o l o g i c a l s l u d g e i st h e r e f o r e i n t e r p r e t e d as a f u n c t i o n o f t h e energy con-t e n t o f t h e s y s t e m a n d occurs when t h e l a t t e r i s r e l a -t i v e l y l o w . B u s c h a n d K a l i n s k e 1 9 5 5 ) a t t r i b u t e dn o n f l o c c u l a n t p r o p e r t i e s ( p o o r s e t t l e a b i l i t y ) t o a youngs l u d g e p o p u l a t i o n i n t h e l o g g r o w t h p h a s e . W h i l et h e r e i s some d o u b t as t o i n t e r p r e t a t i o n o f t h e e f f e c t so f h i g h l o a d i n g s on t h e p e r f o r m a n c e o f t h e o v e r - a l lprocess, i t i s g e n e r a l l y c o n c e d e d t h a t s e d i m e n t a t i o na n d c o m p a c t i o n o f s l u d g e are i m p a i r e d when h i g hl o a d i n g f a c t o r s are e m p l o y e d .When t h e BOD l o a d i n g per u n i t t i m e i s p l o t t e da g a i n s t t h e BOD r e m o v a l per u n i t t i m e , a curve i so b t a i n e d i n w h i c h , w i t h i n l i m i t s , t h e r e m o v a l approxi-m a t e s a l i n e a r f u n c t i o n o f t h e l o a d i n g . A t h i g h l o a d i n g st h e r e m o v a l a p p r o a c h e s a l i m i t i n g v a l u e so t h a t i n -c r e a s e d l o a d i n g s s u b s t a n t i a l l y a f f e c t no f u r t h e r re-d u c t i o n .

S i m i l a r l o a d i n g f a c t o r s may b e e m p l o y e d f o r t h ed e s i g n o f t r i c k l i n g f i l t e r s . S i n c e e x a c t measurementso f t h e q u a n t i t y o f a c t i v e s l u d g e s o l i d s ar e i m p r a c t i c a l ,

t he l o a di n g f a c t o r i s u s u a l l y e x pr e s s e d a s l b o f BODp e r d a y p e r c u y d o f m e d i a . Maximum o b s e r v e d r e -m o v a l s i n f i l t e r o p e r a t i o n a r e 3 . 1 t o 3 . 3 l b o f BODp e r d a y p e r c u y d p r o d u c i n g a n o v e r - a l l p r o c e s s e f f i c i e n c yo f 2 5 t o 3 5 p e r c e n t F i s c h e r , 1 9 4 2 ; W a l t o n , 1 9 4 3 ;V e l z , 1 9 4 8 ) . S i n c e t h e q u a n t i t y o f a v a i l a b l e s l u d g e i n af i l t e r v a r i e s f r o m 8 t o 1 2 l b p e r c u y d f o r l o w r a t e f i l t e r sa n d 5 . 5 t o 1 1 l b p e r c u y d f o r h i g h r a t e f i l t e r s ( H e u -k e l e k i a n , 1 9 4 5 ) , t h e maximum r e m o v a l s a r e 0 . 2 t o 0 . 4l b o f BOD p e r d a y p e r l b s l u d g e . I n p o l y s t y r e n ef i l t e r m e d i a r e c e n t l y d e v e l o p e d J . R . B r y a n , P e r s o n a lC o m m u n i c a t i o n ) , 4 . 6 l b o f s l u d g e o f 7 0 p e r c e n t v o l a -t i l e s o l i d s c o n t e n t w a s f o u n d p e r c u b i c y a r d o f m e -d i a . T h e s l u d g e f i l m v a r i e d f r o m X 6 t o Y i n i n t h i c k -n e s s .

O x y g e n Demand R a t e s a n d A i r R e q u i r e m e n t sO x y g e n p l a y s a n e s s e n t i a l r o l e i n a e r o b i c b i o l o g i c a l

t r e a t m e n t a n d m u s t b e s u p p l i e d a t a r a t e e q u a l t o o rg r e a t e r t h a n i t s r a t e o f u t i l i z a t i o n f o r o p t i m u m e f f i -c i e n c y . O x y g e n u t i l i z a t i o n may b e d e f i n e d a s t h e w e i g h to f o x y g e n c o n s u m e d b y a g i v e n w e i g h t o f m i c r o b i a ls l u d g e p e r u n i t o f t i m e . I t i s u s u a l l y e x p r e s s e d a s ppm0 2 p e r h r p e r g s l u d g e .A l i n e a r r e l a t i o n s h i p w i l l e x i s t b e t w v e e n t h e s l u d g ec o n c e n t r a t i o n a n d t h e o x y g e n u t i l i z e d o v e r t h e r a n g eo f s l u d g e c o n c en t r a t i o n u s u a l l y e m p l o y e d ( E c k e n -f e l d e r , 1 9 5 2 b , c ; H i x o n a n d G a d e n , 1 9 5 0 ) . I n v e r y h i g hs l u d g e c o n c e n t r a t i o n s ( > 1 0 , 0 0 0 p p m ) t h e u n i t - r a t eo f o x y g e n u t i l i z a t i o n may d e c r e a s e d u e t o d i f f u s i o n a lr e s i s t a n c e s ( D a w s o n a n d J e n k i n s , 1 9 4 9 ) .T h e o x y g e n u t i l i z a t i o n r a t e c h a r a c t e r i s t i c s o f as l u d g e - l i q u i d m a s s i s d e f i n e d b y t h e q u a n t i t y o f u n -o x i d i z e d o r g a n i c m a t t e r p r e s e n t n u t r i e n t ) a n d t h eg r o w t h p h a s e o f t h e s l u d g e a s s i m i l a t i o n o r e n d o g e n o u sr e s p i r a t i o n ) . A c t i v e r e s p i r a t i o n o c c u r s i n t he p r e s en c eo f s u f f i c i e n t f o o d a n d o x y g e n t o p r o d u c e e n e r g y f o rt h e a s s i m i l a t i o n o f o r g a n i c m a tt er . I n a d d i t i o n t o t h ea b o v e o x i d a t i o n , t h e s l u d g e p r o d u c e d b y t h e a s s i m i -l a t i o n o f o r g a n i c m a t t e r i s c o n t i n u a l l y o x i di z e d b y i t sown m a s s . H o o v e r a n d P o r g e s 1 9 5 2 ) d e f i n e t h i s a se n d o g e n o u s r e s p i r a t i o n . E n d o g e n o u s r e s p i r a t i o n i sf r e q u e n t l y d e f i n e d a s t h e p e r c e n t o x i da t i o n p e r d a yo f t h e s l u d g e s o l i d s u n d e r a e r a t i o n . T h i s w o u l d c o r r e -s p o n d t o a c o n s t a n t r a t e o f o x i d a t i o n p e r u n i t o f s l u d g e .A c t u a l l y t h e o x i d a t i o n r a t e d e c r e a s e s w i t h t i m e d u et o t h e f a c t t h a t t h e c e l l c o n s t i t u e n t s d i f f e r i n t h e i r e a s eo f o x i d a t i o n , a n d f o r many m i c r o o r g a n i s m s i s a l o g -a r i t h m i c d e c l i n e .

T h e t o t a l o x y g e n r e q u i r e m e n t s f o r a b i o l o g i c a l s y s t e mm ay b e r e l a t e d t o t h e q u a n t i t y o f o r g a n i c m a t t e rr e m o v e d a n d t he c o n c e n t r a t i o n o f s l u d g e s o l i d s a c -c o r d i n g t o E q . 1 a n d i l l u s t r a t e d o n f i g u r e 2 .

ppm 0 2 = ( 1 - a ) L r b S 1 )

[ V O L . 58 2


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17IICROORGANISMS IN ORGANIC WASTE DISPOSALG e n e r a l E q u a t i o n :l b s o f 0 2 d a y I - a ) l b s o f B O D 5 R e m o v e d )

+ 8 l b s o f S l u d g e i n A e r a t o r )

- 0 0 . 1 0 . 2 0 3 0 . 4 0 . 5 0 . 6 0 . 7 0 . 8 0 . 9 1 . 0l b s o f 5 - d a y BO D R e m o v e d / d a y / l b o f S l u d g e U n d e r A e r a t i o n

F i c i . 2 . R e l a t i o n b e t w e e n o x y g e n c o n s u m p t i o n a n d BODr e m o v a l f o r a p a p e r m i l l w a s t e .

I n t h i s e q u a t i o n :a = t h a t p a r t o f t h e BO D r e m o v e df o r s y n t h e s i s1 - a = p a r t o f r e m o v e d BOD o x i d i z e d

L r = t o t a l BOD r e m o v e d i n ppmb = r a t e o f e n d o g e n o u s r e s p i r a t i o n ,d a yS = s l u d g e s o l i d s i n ppm

f r o m s o l u t i o n

p e r c e n t p e r

T h e c o n s t a n t s f o r t h i s r e l a t i o n s h i p m u s t b e e x p e r i -m e n t a l l y e v a l u a t e d f o r a n y p a r t i c u l a r w a s t e . C a u t i o nm u s t b e e x e r c i s e d i n t h e i n t e r p r e t a t i o n o f E q . 1 w h e no r g a n i c m a t t e r ( B O D ) i s s t o r e d i n t h e s l u d g e s y s t e ma s t h i s r e l a t i o n s h i p i s b a s e d u p o n a s y n t h e s i s - o x i d a t i o nb a l a n c e . A s i m i l a r r e l a t i o n s h i p was d e r i v e d b y S m i t h 1 9 5 2 ) f o r t h e o x i d a t i o n o f d o m e s t i c s e w a g e .

S l u d g e c e l l s t e n d t o c l u m p , h e n c e d e c r e a s i n g t h eq u a n t i t y o f o x y g e n i t h a t c a n b e t r a n s f e r r e d t o t h e m b yi n c r e a s i n i g r e s i s t a n c e t o t r a n s f e r . H o b e r 1 9 4 5 ) a n dP a s v e e r 1 9 5 4 ) d e f i n e d a m a t h e m a t i c a l r e l a t i o n s h i p f o ro x y g e n d i f f u s i o n i n t o m i c r o b i a l c e l l s w h i c h i s a f u n c t i o no f f l o e s i z e , d i f f u s i v i t y , o x y g e n u t i l i z a t i o n r a t e , a n de x t e r n a l c o n c e n t r a t i o n o f d i s s o l v e d o x y g e n d r i v i n gf o r c e ) . H i g h d e g r e e s o f a g i t a t i o n w i l l d i s p e r s e t h e s l u d g ec l u m p s a n d i n c r e a s e t h e t r a n s f e r r a t e t o t h e c e l l s f o rm e t a b o l i s m . By d e c r e a s i n g t h e mean f l o e r a d i u s , ag r e a t e r s u r f a c e i s e x p o s e d f o r o x y g e n t r a n s f e r a n d t h ed e g r e e o f o x y g e n p e n e t r a t i o n i s i n c r e a s e d . T h i s r e s u l t si n i n c r e a s i n g t h e u n i t r a t e o f o x y g e n u t i l i z a t i o n . Themaximum t u r b u l e n i c e d e s i r e d i n a s y s t e m may b ed e f i n e d a s t h a t p o w e r i n p u t w h i c h w i l l n o t e x c e s s i v e l ys h e a r t h e f l o e p a r t i c l e s a n d w i l l n o t p r e v e n t s u b s e q u e n ts e t t l i n g . T u r b u l e n c e a n d p o w e r i n p u t t o t h e a e r a t i o ns y s t e m i s f r e q u e n t l y e x p r e s s e d a s h o r s e p o w e r a b s o r b e dp e r 1 0 0 0 g a l l o n s o f t a n k c a p a c i t y .

A i r r e q u i r e m e n t s t o t he a c t i v a t e d s l u d g e p r o c e s s a r ed i c t a t e d b y t h e o x y g e n u t i l i z a t i o n r e q u i r e m e n t s o f t h ep r o c e s s , t h e p h y s i c a l a n d c h e m i c a l p r o p e r t i e s o f t h ew a s t e t o b e a e r a t e d , a n d b y t h e g a s - l i q u i d a b s o r p t i o np r o p e r t i e s o f t h e a e r a t i n g d e v i c e . The o x y g e n a b s o r p t i o nc a p a c i t y o f w a s t e s w i l l d i f f e r f r o m t h a t o f p u r e w a t e rd u e t o c h a n g e s i n s u r f a c e t e n s i o n a n d v i s c o s i t y . D e -

p e n d i n g o n t h e s p e c i f i c n a t u r e o f t h e w a s t e s , a b s o r p t i o nm ay b e a s l o w a s 2 0 p e r c e n t o f t h a t o f w a t e r u n d e rs t a n d a r d i z e d a e r a t i o n c o n d i t i o n s .

B i o - o x i d a t i o n a l t e r s t h e p h y s i c a l a n d c h e m i c a lp r o p e r t i e s o f w a s t e m i x t u r e s , a n d m o di f i e s t he t r a n s f e rc a p a c i t y t o a v a l u e a p p r o a c h i n g t h a t o f w a t e r . D u r i n ga c ti v a t ed s l u d g e t r e a t m e n t o f d o m e s t i c s e w a g e , 4 - h ra e r a t i o n i n c re a s e d t h e o x y g e n t r a n s f e r c a p a c i t y f r o m7 2 t o 9 0 p e r c en t o f t h a t o f w a t e r . H i g h m i x e d l i q u o rs o l i d s c o n c e n t r a t i o n s i n t h e a c t i v a te d s l u dg e p r o c e s sr e d u c e d t h e t r a n s f e r c a p a c i t y b y a l t e r i n g t h e p h y s i c a lp r o p e r t i e s o f t h e a e r a t i n g m e d i u m . I n t he p r es e n c e o f1 0 , 0 0 0 ppm s l u d g e , a b s o r p t i o n w a s o n l y 2 0 p e r c e n to f t h a t i n p u r e w a t e r ( G a de n , 1 9 4 9 ) .

I n t h e l o n g r e c t a n g u l a r a er a ti o n t a n k s u s e d i n c o n -v e n t i o n a l a c ti v a t ed s l u d g e p r a c t i c e , t h e s l u d g e - l i q u i dm i x t u r e i s r o l l e d down t h e t a n k l e n g t h w i t h a s p i r a lm o t i o n i m p a r t e d b y t h e a i r . A s t h e BOD i n t h e i n f l u e n tw a s te u n de r g o e s o x i d a t i o n a n i d s y n t h e s i s , t h e o x y g e nu t i l i z a t i o n r a t e d e c r e a s e s a n d a p p r o a c h e s t h a t o f t h ee n d o g e n o u s l e v e l t o w a r d t h e e n d o f t h e a e r a t i o n b a s i n s .F i g u r e 3 s h o w s t h e p l o t o f a t y p i c a l u t i l i z a t i o n c u r v e .( A v a r i a b l e u t i l i z a t i o n r a t e w i l l u s u a l l y n o t b e f o u n di n s q u a r e o r c i r c u l a r t a n k s s i n c e t h e h o m o g e n i z i n ge f f e c t o f t h e a g i t a t i o n a n d a e r a t i o n t e n d s t o e q u a l i z et h e u t i l i z a t i o n r a t e a t a m e a n l e v e l . )

T a p e r e d a e r a t i o n t a k e s e c o n o m i c a d v a n t a g e o f t h i sd e c r e a s i n g u t i l i z a t i o n r a t e t h r o u g h t h e a e r a t i o n t a n k s .O x y g e n a b s o r p t i o n c a n b e a d j u s t e d t o m e e t t h e n e c e s -s a r y d e m a n d b y r e d u c i n g t h e n u m b e r o f i n d i v i d u a la e r a t i o n a s s e m b l i e s a l o n g t h e t a n k l e n g t h o r b y r e g u -l a t i n g t h e r a t e o f a i r f l o w a t e a c h p o i n t i n t h e a e r a t i o nt a n k b y a p p r o p r i a t e v a l v i n g .T h r e e b a s i c t y p e s o f a e r a t i o n d e v i c e s a r e c o m m e r -c i a l l y a v a i l a b l e . P o r o u s t y p e o r i f i c e d i f f u s i o n u n i t s a r e 1 ) p l a t e s o r t u b e s c o n s t r u c t e d o f s i l i c o n d i o x i d e o ra l u m i n u m o x i d e g r a i n s h e l d i n a p o r o u s m a s s w i t h ac e r a m i c b i n d e r a n d 2 ) s a r a n o r n y l o n w r a p p e d t u b e so r b a g s . T h e s e u n i t s a r e p e r m a n e n t l y p l a c e d i n t h eb o t t o m o f a n a e r a t i o n t a n k o r a r e s u s p e n d e d f r o m

z D 2 5

o 1 5E

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~ ~ ~ ~ ~ ~ B O Do a d i n g L e v e l ~~~~~ as I b s B O D / d o y / l b s l u d g e ) \ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ 0 9_ \ 9 ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ 0 6 5 8

k i L 0 t : : 0 S X ~ ~ 0 . 20 50 1 0 0 1 5 0 20 0

T a n k L e n g t h i n F e e tF i o . 3 . V a r i a t i o n i n u t i l i z a t i o n r a t e w i t h a e r a t i o n t a n k

l e n g t h a n d BOD l o a d i n g l e v e l .

1 9 5 7 ] 1 8 3

0


5/8

W. W. ECKENFELDER, J R . AND N . PORGESf l e x i b l e j o i n t s a l o n g t h e s i d e w a l l o f a t a n k . When a i ri s d i f f u s e d t h r o u g h t h e s e u n i t s , a h e l i c a l o r s c r e wm o t i o n i s i m p a r t e d t o t h e s l u d g e - l i q u i d m i x t u r e . Thes e c o n d t y p e r e p r e s e n t e d b y t h e i m p i n g e m e n t o r j e ta e r a t o r e m p l o y s m e c h a n i c a l o r a i r s h e a r .T h e t h i r d t y p e c o n s i s t s o f m e c h a n i c a l a e r a t o r s w h i c he n t r a i n a t m o s p h e r i c o x y g e n i n t o t h e s l u d g e b y s u r f a c ea g i t a t i o n o r d i s p e r s e c o m p r e s s e d a i r b y a s h e a r i n g a n dp u m p i n g a c t i o n e m p l o y i n g a r o t a t i n g t u r b i n e o r a g i -t a t o r . I n t h e l a t t e r , a i r i s d i s c h a r g e d f r o m a p i p e o rs p a r g e r r i n g p l a c e d b e n e a t h t h e a g i t a t o r a n d i s b r o k e nu p b y t h e s h e a r i n g a c t i o n o f t h e h i g h - s p e e d r o t a t i n gb l a d e s m o v i n g t h r o u g h t h e l i q u i d . A s t h e s p e e d o f t h ei m p e l l o r i s i n c r e a s e d , t h e b u b b l e s i z e i s d e c r e a s e d , t h u si n c r e a s i n g t h e t o t a l i n t e r f a c i a l a r e a . F o r s y s t e m s r e -q u i r i n g l o w o x y g e n u t i l i z a t i o n r a t e , o x y g e n may b es u p p l i e d b y a i r , s e l f - i n d u c e d f r o m t h e n e g a t i v e h e a dp r o d u c e d b y t h e r o t o r , t h u s e l i m i n a t i n g t h e n e c e s s i t yf o r e x t e r n a l b l o w e r s o r c o m p r e s s o r s .

T h e o r i f i c e a n d a i r - l i q u i d s h e a r u n i t s h a v e a n a b -s o r p t i o n e f f i c i e n c y o f 5 t o 1 5 p e r c e n t i n p u r e w a t e r a ta i r r a t e s o f 4 t o 1 2 s t a n d a r d c u b i c f e e t p e r m i n u t e p e ru n i t . P o w e r r e q u i r e m e n t s may b e e x p e c t e d t o v a r y f r o m0 . 2 t o 0 . 4 k i l o w a t t p e r h r p e r l b o x y g e n t r a n s f e r r e d t ot h e s o l u t i o n . M e c h a n i c a l a e r a t o r s w i l l e x h i b i t h i g h e re f f i c i e n c i e s a t i n c r e a s e d p o w e r l e v e l s E c k e n f e l d e r ,1 9 5 5 ; K o u n t z a n d V i l l f o r t h , 1 9 5 4 ) .

S l u d g e P r o d u c t i o nT h e q u a n t i t y o f b a c t e r i a l s l u d g e p r o d u c e d w i l l b e

p r o p o r t i o n a l t o t h e BOD r e m o v e d i n t h e p r o c e s s .A d d i t i o n a l s l u d g e f o r d i s p o s a l w i l l b e c o n t r i b u t e d b yi n e r t s u s p e n d e d s o l i d s p r e s e n t i n t h e w a s t e . T h e c o m -p o s i t i o n o f t h e s l u d g e i n a n o x i d a t i o n s y s t e m mayc o n s i s t o f m i c r o b i a l p r o t o p l a s m , n o n o x i d i z a b l e o r g a n i cm a t t e r , o r g a n i s m s a n d i n o r g a n i c s o l i d s . T h e q u a n t i t yo f m i c r o b i a l s l u d g e p r o d u c e d b y a s y s t e m c a n b e e s t i -m a t e d b y t h e f o l l o w i n g m a te r i a l b a l a n c e :

E x c e s s b i o l o g i c a l s l u d g e = a L r - b S 2 )T h e v a l u e , a , h a s b e e n f o u n d t o v a r y f r o m 5 0 t o 7 5p e r c e n t o f t h e BO D r e m o v e d b y t h e s y s t e m a s s u m i n gn o s t o r a g e . H o o v e r e t a l . 1 9 5 1 ) a n d S a w y e r 1 9 5 5 )s h o w t h a t t h e e x p e c t e d g r o w t h o f n e w s l u d g e i s 5 0 t o6 0 p e r c e n t o f t h e d r y w e i g h t o f o r g a n i c f o o d . G e l l m a na n d H e u k e l e k i a n 1 9 5 3 ) o b t a i n e d a y i e l d o f 0 . 5 l b o fv o l a t i l e s o l i d s p e r l b BOD f e d t o t he s y s te m .T h e p r e s e n c e o f i n e r t s u s p e n d e d s o l i d s r e m o v e d i nt h e s y s t e m w i l l i n c r e a s e t h e t o t a l q u a n t i t y o f s l u d g ef o r d i s p o s a l a n d E q . 2 s h o u l d b e m o d i f i e d .

E x c e s s s l u d g e = a L r - b S C 3 )i n w h i c h C = i n e r t s u s p e n d e d s o l i d s . T h e p o r t i o n o ft h e s l u d g e w h i c h w i l l b e c o n s u m e d i n t h e p r o c e s s b yo x i d a t i o n ( e n d o g e n o u s r e s p i r a t i o n ) w i l l b e a f u n c ti o no f t h e s o l i d s c o n c e n t r a t i o n a n d t h e t i m e o f a e r a t i o n .

A t l o w e r t e m pe r a t u r e s t he r a t e o f e n d o g e n o u s r e s p i r a -t i o n i s r e d u c e d a n d l e s s o f t h e s y n t h e s i z e d s l u d g e i so x i d i z e d . N u t r i t i o n a l R e q u i r e m e n t sE f f i c i e n t a n d s u c c e s s f u l b i o l o g i c a l o x i d a t i o n o f o r g a n i c

w a s t e s r e q u i r e s a m i n i m a l q u a n t i t y o f n i t r o g e n a n dp h o s p h o r u s f o r t h e s y n t h e s i s o f new c e l l t i s s u e . I na d d i t i o n , t r a c e q u a n t i t i e s o f s e v e r a l o t h e r e l e m e n t ss u c h a s p o t a s s i u m a n d c a l c i u m a r e r e q u i r e d . T h e s ee l e m e n t s a r e u s u a l l y p r e s e n t i n n a t u r a l w a t e r s i ns u f f i c i e n t q u a n t i t y t o s a t i s f y t h e r e q u i r e m e n t s f o rb a c t e r i a l m e t a b o l i s m . N i t r o g e n a n d p h o s p h o r u s ,h o w e v e r , a r e f r e q u e n t l y d e f i c i e n t i n w a s t e s u b s t r a t e sa n d m u s t b e f e d a s a n u t r i e n t s u p p l e m e n t t o t h e s y s t e mt o a t t a i n o p t i m u m e f f i c i e n c y .T h e n i t r o g e n c y c l e i n b i o l o g i c a l w a s t e t r e a t m e n t i ss h o w n b e l o w :

O r g a n i c n i t r o g e n

BO D + N H 3 + 0 2 B a c t e r i a l c e l l s CO2 H20( O r g a n i c n i t r o g e n )

{ 0 2NH3 C O 2 H20 0 2

NO 2 + 0 2N O 3

A s m ay b e o b s e r v e d , s o m e n i t r o g e n w i l l b e r e u s e d i n t h es y s t e m d u e t o t h e o x i da t i o n o f c e l l t i s s u e b y e n d o g e n o u sr e s p i r a t i o n w i t h t h e r e l e a s e o f a m m o n i a i n t o t h e s o l u t i o nN i t r o g e n a n d p h o s p h o r u s a r e i m p o r t a n t c o n s t i t u e n t so f m i c r o b i a l c e l l s t r u c t u r e a n d a r e p r e s e n t i n t h e p r o -t e i n s a n d a m i n o a c i d s . C e l l n i t r o g e n w i l l v a r y f r o m 6

t o 1 5 p e r c e n t a n d p ho s p h o r u s f r o m 2 t o 5 p er c en t o na d r y w e i g h t b a s i s f o r m o s t m i c r o o r g a n i s m s o f i m -p o r t a n c e i n w a s t e t r e a t m e n t p r a c t i c e . S t u d i e s b yH e l m e r s e t a l . 1 9 5 2 ) s h o w e d t h a t f o r o p t i m u m p r o c e s se f f i c i e n c y a minimum n i t r o g e n c o n t e n t o f 7 p e r c e n ta n d a minimum p h o s p h o r u s c o n t e n t o f 1 . 2 p e r c e n t b yw e i g h t o f t h e t o t a l v o l a t i l e s o l i d s s h o u l d b e m a i n t a i n e d .R e c e n t i n v e s t i g a t i o n s b y P o r g e s e t a l . 1 9 5 5 ) r e v e a l e dt h a t , w h i l e t h e c e l l n i t r o g e n w a s 1 2 t o 1 4 p e r c e n t i nt h e e n d o g e n o u s p h a s e , s t o r a g e o f BO D i n t h e a c t i v eg r o w t h p h a s e r e d u c e d t h e n i t r o g e n c o n t e n t t o 7 p e r c e n t .N i t r o g e n i n t h e f o r m o f a m m o n i a a n d s o m e f o r m s o fo r g a n i c n i t r o g e n a r e a v a i l a b l e t o t h e o r g a n i s m s f o rs y n t h e s i s . S o l u b l e i n o r g a n i c p h o s p h o r u s a n d m o s to r g a n i c p h o s p h o r u s a r e a v a i l a b l e f o r m i c r o b i a l u s a g e .When a n u t r i t i o n a l s u p p l e m e n t i s r e q u i r e d f o r a b i o l o g i -c a l p r o c e s s , a m m o n i a c a l n i t r o g e n a n d s o l u b l e p h o s -p h o r u s s a l t s a r e g e n e r a l l y u s e d s i n c e t h e y a r e m o s t

[ V O L . 58 4


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MICROORGANISMS IN ORGANIC WASTE DISPOSALr e a d i l y a s s i m i l a b l e . I t i s u s u a l l y n o t a d v i s a b l e t o a d dn i t r a t e s b e c a u s e t h e y may s e r v e a s a s e c o n d a r y s o u r c eo f o x y g e n i n s e t t l i n g t a n k s w h e r e t h e a v a i l a b l e d i s -s o l v e d o x y g e n may b e d e p l e t e d . N i t r a t e s a r e r e d u c e da n d n i t r o g en g a s i s f o r m e d c a u s i n g a f l o a t i n g s l u d g e .Many a c t i v a t e d s lu dg es c o n ta i n a n a p p r e c i a b l ei n e r t a n d a m o r p h o u s f r a c t i o n h e n c e t he n i tr o g e n c o n -t e n t may b e q u i t e l o w . F o r e x a m p l e , a b i o l o g i c a l s l u d g ef r o m a p u l p a n d p a p e r w a s t e c o n t a i n i n g a l a r g e p e r -c e n t a g e o f s t a b l e o r g a n i c m a t t e r h a d a n i t r o g e n c o n t e n to f 3 . 5 p e r c en t b a s e d o n t h e t o t a l v o l a t i l e s o l i d s . Byc o m p a r i s o n , t he n i t r o g e n c o n t e n t o f a n a v e r a g e d o -m e s t i c s e w a g e b i o l o g i c a l s l u d g e i s 7 . 5 p e r c en t b a s e do n t h e t o t a l v o l a t i l e s o l i d s .N u t r i t i o n a l r e q u i r e m e n t s may b e e x p r e s s e d a s af r a c t i o n o f t h e t o t a l v o l a t i l e s o l i d s , a s l b o f N o r Pp e r 1 0 0 l b BOD r e m o v e d i n t h e p r o c e s s o r a s BOD t oN o r BO D t o P r a t i o s . N i t r o g e n a n d p h o s p h o r u sr e q u i r e m e n t s m ay b e m o r e r i g o r o u s l y c o m p u t e d f r o m am a t e r i a l b a l a n c e b a s e d o n t h e m a i n t e n a n c e o f a m i n i -mum n i t r o g e n a n d p h o s p h o r u s c o n t e n t i n t h e b i o l o g i c a ls l u d g e p r o d u c e d i n t h e s y s t e m . N i t r o g e n i s f e d t o as y s t e m a s a g a s ( a n hy dr o u s a m m o n i a ) , a s a q u e o u sa m m o n i a , o r a s d r y ammonium s a l t . P h o s p h o r u s m ayb e a d d e d a s a s o l u t i o n o f p h o s p h o r i c a c i d .

S o l i d - L i q u i d S e p a r a t i o nS o l i d - l i q u i d s e p a r a t i o n i s a n i n t e g r a l p a r t o f a n yb i o l o g i c a l o x i d a t i o n s y s t e m . T h e p r i m a r y f u n c t i o n i s t os e p a r a t e t h e b i o l o g i c a l g r o w t h s f r o m t h e i r a s s o c i a t e dt r e a t e d l i q u o r f o r r e t u r n t o t h e a e r a t i o n p r o c e s s o r f o rs u b s e q u e n t d i s p o s a l s t e p s . S e p a r a t i o n c a n b e a c h i e v e db y s e d i m e n t a t i o n o r b y d i s s o l v e d a i r f l o t a t i o n . T h es e l e c t i o n o f m e t h o d d e p e n d s o n e c o n o m i c o r p r o c e s sc o n s i d e r a t i o n s .

S e d i m e n t a t i o nWhen s e d i m e n t a t i o n i s e m p l o y e d t h e c o n c e n t r a t i o no f a c t i v e s l u d g e s o l i d s w h i c h c a n b e m a i n t a i n e d i n t h ea e r a t i o n b a s i n s i s l i m i t e d b y t h e s e t t l i n g a n d c o m p a c t i o nc h a r a c t e r i s t i c s o f t h e b i o l o g i c a l s l u d g e i n s e c o n d a r ys e t t l i n g t a n k s .I n a c o n t i n u o u s l y o p e r a t i n g s e t t l i n g t a n k , t h e s l u d g es o l i d s e n t e r i n g t h e t a n k m u s t b e a b l e t o s e t t l e t h r o u g h

a s o l i d l a y e r o f a n y c o n c e n t r a t i o n b e t w e e n t h a t o f t h es e t t l i n g t a n k f e e d a n d o f t h e u n d e r f l o w w h i c h i s r e -c y c l e d t o t h e a e r a t i o n t a n k . T h e r e f o r e , s u f f i c i e n t t a n ks u r f a c e a r e a must b e p r o v i d e d t o a l l o w t h e s o l i d s t op a s s t h r o u g h t h i s c o n c e n t r a t i o n l a y e r e s t a b l i s h e d i nr e l a t i o n t o a d e s i r e d u n d e r f l o w c o n c e n t r a t i o n a n d ana l l o w a b l e d e p t h o f t h e s l u d g e b l a n k e t .A l i m i t i n g f a c t o r t o u n d e r f l o w c o n c e n t r a t i o n i s t h er a t e a n d n a t u r e o f t h e b i o l o g i c a l d e c o m p o s i t i o n i n ana n a e r o b i c e n v i r o n m e n t a s i n a c l a r i f i e r . T h i s f a c t o r i si n t i m a t e l y r e l a t e d t o t h e c h e m i c a l n a t u r e o f t h e w a s t ea n d t o t h e l o a d i n g c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e s l u d g e s y s t e ma s p r e v i o u s l y d e s c r i b e d . F o r e x a m p l e , an a c t i v a t e d

s l u d g e f r o m a f o o d p r o c e s s i n g w a s t e c o u l d n o t b e m a i n -t a i n e d i n a f i n a l t a n k f o r l o n g p e r i o d s d u e t o i t s h i g ha c t i v i t y a n d g a s p r o d u c t i o n . A s a r e s u l t , t h e maximuma t t a i n a b l e s l u d g e c o n c e n t r a t i o n w a s 0 . 4 t o 0 . 7 p e r c e n t .By c o m p a r i s o n , a n a c ti v a t ed s l u d g e f r o m a p u l p a n dp a p e r w a s t e c o u l d b e m a i n t a i n e d f o r e x t e n d e d p e r i o d si n t h e f i n a l s e t t l i n g t a n k d u e t o i t s l o w a c t i v i t y a n dn o n g a s f o r m i n g p r o p e r t i e s ; s l u d g e c o n c e n t r a t i o n s a sh i g h a s 3 . 0 p er c en t c o u l d b e a t t a i n e d .

F l o t a t i o nT h e u s e o f f l o t a t i o n f o r s l u d g e - l i q u i d s e p a r a t i o n

p e r m i t s a h i g h e r s o l i d s b a l a n c e t o b e m a i n t a i n e d i n t h es y s t e m i n d e p e n d e n t o f s l u d g e s e t t l i n g a n d c o m p a c t i o nc h a r a c t e r i s t i c s . D i s s o l v e d a i r f l o t a t i o n i s b a s e d o n t h ec o n c e p t t h a t , w h e n t h e a i r p r e s s u r e i n e q u i l i b r i u m w i t ha l i q u i d i s i n c r e a s e d , t h e a m o u n t o f a i r d i s s o l v e d i n t h el i q u i d i s d i r e c t l y p r o p o r t i o n a l t o t h e i n c r e a s e i n p r e s s u r er e s u l t i n g i n a s u p e r s a t u r a t e d s o l u t i o n . When t h e p r e s -s u r e i s r e l e a s e d t h e d i s s o l v e d a i r r i s e s i n t h e s o l u t i o ni n m i c r o s c o p i c b u b b l e s . T h e s e f i n e b u b b l e s a t t a c ht h e m s e l v e s t o a n d a r e e n m e s h e d i n t h e s l u d g e f l o c ,e x e r t i n g a b u o y a n t f o r c e w h i c h l i f t s t h e f l o c p a r t i c l e s t ot h e s u r f a c e . I n g e n e r a l , t h e s u s p e n d e d s o l i d s r e m a i n i n gi n t h e e f f l u e n t a n d t h e c o n c e n t r a t i o n o f s o l i d s i n t h ef l o a t e d s l u d g e a r e r e l a t e d t o t h e r a t i o o f a i r r e l e a s e d a ts t a n d a r d c o n d i t i o n s a n d t o t h e q u a n t i t y o f s o l i d sp r e s e n t i n t h e s y s t e m .O p t i m u m r e s u l t s i n a c t i v a t e d s l u d g e f l o t a t i o n a r eo b t a i n e d b y p r e s s u r i z i n g c l a r i f i e d l i q u o r a n d b l e n d i n gt h i s w i t h t h e m i x e d l i q u o r i n a n i n l e t c h a m b e r . T h er a t i o o f p r e s s u r i z e d w a t e r t o m i x e d l i q u o r d e p e n d su p o n t h e m i x e d l i q u o r s o l i d s c o n t e n t , t h e p r e s s u r ee m p l o y e d a n d t h e o p e r a t i n g t e m p e r a t u r e . Optimump r e s s u r e s v a r y f r o m 4 0 t o 6 0 l b p e r s q i n ; w h i l e o p t i m u mr e c y c l e r a t e s w i l l v a r y w i t h t h e m i x e d l i q u o r s o l i d s ,b u t f o r m o s t a p p l i c a t i o n s w i l l r a n g e f r o m 3 0 t o 8 0p e r c e n t . A r e t e n t i o n p e r i o d i n t h e f l o t a t i o n u n i t o f 2 0t o 4 0 m i n w i l l i n s u r e c o m p l e t e s e p a r a t i o n . F l o t a t i o no f a c t i v a t e d s l u d g e s f r o m v a r i o u s w a s t e o x i d a t i o ns y s t e m s h a s s h o w n a v a r i a t i o n i n r e c y c l e s l u d g e c o n -c e n t r a t i o n o f 1 . 6 t o 4 . 0 p e r c e n t . E f f l u e n t s u s p e n d e ds o l i d s c o n t e n t o f l e s s t h a n 2 5 ppm i s a t t a i n a b l e i nm o s t a p p l i c a t i o n s .

C A L C U L A T I O N S FO R PLANT D E S I G NI n o r d e r t o s i m p l i f y c a l c u l a t i o n s , s y m b o l s a n d a b b r e -v i a t i o n s a r e i m p o r t a n t t o o l s . A f e w h a v e b e e n u s e d i n

t h e f o r e g o i n g p r e s e n t a t i o n . A d d i t i o n a l o n e s a r e r e -q u i r e d f o r t h e c a l c u l a t i o n s n e c e s s a r y f o r a p l a n t d e s i g n .A l l t h e s e s y m b o l s a r e l i s t e d b e l o w i n t h e o r d e r o f t h e i ra p p e a r a n c e i n t h i s p a p e r . Many a r e r e u s e d t h r o u g h o u tt h i s s e c t i o n :

BOD = b i o c h e m i c a l o x y g e n d e m a n d a f t e r 5 d a y si n c u b a t i o n a t 2 0 C . T h i s i s 6 8 p e r c e n to f t h e t o t a l o r u l t i m a t e o x y g e n d e m a n d

1 9 5 7 ] 1 8 5


7/8

W. W. ECKENFELDER, J R . AND N . PORGESa n d i s a m e a s u r e o f t h e a v a i l a b l e o r g a n i cm a t t e r .CO D = c h e m i c a l o x y g e n d e m a n d u s u a l l y o b t a i n e db y c h r o m a t e o x i d a t i o n a n d g e n e r a l l ye q u a l s t h e t o t a l o r u l t i m a t e o x y g e nd e m a n d .

ppm = p a r t s p e r m i l l i o n = m g p e r l i t e ra = f r a c t i o n o f r e m o v e d BOD t h a t i s s y n t h e -s i z e dL r = BOD r e m o v e d , ppmb = e n d o g e n o u s r e s p i r a t i o n r a t e , p e r c e n t p e rd a yS = s l u d g e s o l i d s , ppmC = i n e r t s u s p e n d e d s o l i d smgd = m i l l i o n g a l l o n s p e r d a yQ = r a w w a s t e f l o w , mgdS r = r e t u r n s l u d g eS a = m i x e d l i q u o r s u s p e n d e d s o l i d sr= s l u d g e r e c i r c u l a t i o n r a t i o = R p e r Q

La = a p p l i e d BOD, ppmT = d e t e n t i o n t i m e i n h o u r s , b a s e d o n Q R )R = r e c i r c u l a t e d s l u d g e f l o w , m g dm g = m i l l i o n g a l l o n sMLSS = m i x e d l i q u o r s l u d g e s o l i d sMLVS = m i x e d l i q u o r v o l a t i l e s o l i d sVS = v o l a t i l e s o l i d sF o r s i m p l i c i t y , n o c o n s i d e r a t i o n w i l l b e g i v e n i n t h i se x a m p l e o f c a l c u l a t i o n s f o r p l a n t d e s i g n t o v a r i a b i l i t yo f w a s t e f l o w o r s t r e n g t h . I t h a s b e e n d e t e r m i n e d b yt e s t s t h a t a n o r g a n i c w a s t e h a s t h e f o l l o w i n g a v e r a g ec h a r a c t e r i s t i c s :

B O D , ppm . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 8 0F l o w , m g d .................... 0 . 9 4N i t r o g e n , a v a i l a b l e , ppm . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 . 0I t i s r e q u i r e d t h a t t r e a t m e n t r e m o v e 9 0 p e r c e n t o ft h e BOD.

D e s i g n c r i t e r i a . L a b o r a t o r y a n d p i l o t p l a n t s t u d i e sg a v e t h e f o l l o w i n g i n f o r m a t i o n t o m e e t t h e a b o v er e q u i r e m e n t .

R e t u r n s l u d g e = 8 0 0 0 ppm = S r b a s e d o n s l u d g ec o m p a c t i o n v e r s u s d e c o m p o s i t i o n s t u d i e s )M i x e d l i q u o r v o l a t i l e s u s p e n d e d s o l i d s = 2 1 0 0 ppmM i x e d l i q u o r s u s p e n d e d s o l i d s = 2 5 0 0 ppm = S aE n d o g e n o u s r e s p i r a t i o n r a t e = 8 p e r c e n t p e r d a y b a s e d o n v o l a t i l e s o l i d s )

From t h e s e , t h e f o l l o w i n g c a l c u l a t i o n s a r e m a d e :BOD l o a d i n g = 0 . 9 4 X 9 8 0 X 8 . 3 4 = 7 6 8 0 l b p e rd a y 8 . 3 4 = l b p e r g a l w a t e r )BOD r e m o v e d = 7 6 8 0 X 0 . 9 0 = 6 9 0 0 l b p e r d a yR e c y c l e r a t i o = S a / S r - S a = 2 5 0 0 / 8 0 0 0 - 2 5 0 0= 0 . 4 5

R e c y c l e f l o w = 0 . 4 5 X 0 . 9 4 = 0 . 4 2 mgd( T h e c o m p u t e d r e c y c l e r a t i o a s s u m e s n o s o l i d s i n t h er a w w a s t e . T h e b u i l d - u p o f a c t i v e s o l i d s t h r o u g h t h ea e r a t i o n s y s t e m i s n e g l e c t e d i n t h e c a l c u l a t i o n ) .

A e r a t i o n t a n k s . A c u r v e may b e p r e p a r e d s h o w i n gBOD l o a d i n g v e r s u s r e m o v a l e f f i c i e n c y f r o m e x p e r i -m e n t a l d a t a f i g u r e 3 . An e x a m i n a t i o n o f t h i s c u r v ew i l l s h o w t h e maximum l o a d i n g f a c t o r t o m a i n t a i n9 0 p e r c e n t r e m o v a l e f f i c i e n c y 1 . 0 l b BO D p e r d a yp e r l b s l u d g e i n t h i s p r o b l e m ) . T h e r e f o r e :

l b BO D a p p l i e d _ 2 4 L a = 1 5d a y ) l b s l u d g e ) S a T 1 + r2 4 L a 24 X980 =6h 6

1 . 0 S a 1 r 1 X 2 5 0 0 ( 1 + 0 . 4 5 )V o l u m e o f a e r a t i o n t a n k s

Q + R ) T - 0 . 9 4 + 0 . 4 2 ) 6 . 5 0 . 3 7 m g 7 )2 4 2 4 =0.7m ( )I f c o n t a c t s t a b i l i z a t i o n i s t o b e e m p l o y e d , d a t a o n t h es t o r a g e c a p a c i t y m u s t b e o b t a i n e d f o r d e s i g n o f t h ea e r a t i o n t a n k s . T h e s t a b i l i z a t i o n t a n k r e q u i r e d w i l l t h e nb e t h e d i f f e r e n c e b e t w e e n v o l u m e o f t h e c o n t a c t t a n ka n d t h e t o t a l a e r a t i o n v o l u m e r e q u i r e d f o r t h e p r o c e s s .A i r r e q u i r e m e n t s . From l a b o r a t o r y o r p i l o t p l a n ts t u d i e s , a r e l a t i o n s h i p s u c h a s s h o w n i n f i g u r e 2 w a sd e r i v e d a s s u m i n g t h a t n o s t o r a g e o c c u r s .l b 0 2 p e r d a y = 0 . 4 8 X l b BO D r e m o v e d p e r d a y ) 0 . 0 8 X 1 . 4 2 X l b MLVS) = 0 . 4 8 X 6 9 0 0 ) 0 . 0 8 X 1 . 4 2 X 0 . 3 7 X 8 . 3 4 X 2 1 0 0 ) = 4 0 5 0 l b 8 )From w h i c h r a t e o f o x y g e n u t i l i z a t i o n i s o b t a i n e d :

oxyge u t i l i r l b 0 2 p e r d a yo x y g e n u t i l i z a t i o n r a t e = XX 8 . 3 4 X 2 44 0 5 0 pmprh 90 . 3 7 X 8 . 3 4 X 2 4 = 5 5 ppm p e r h r 9 )

S l u d g e P r o d u c t i o nFrom t h e o r e t i c a l c o n s i d e r a t i o n s t h a t t h e u l t i m a t eBO D o f a w a s t e e q u a l s t h e su m o f t h e o x y g e n u t i l i z e da n d t h e s l u d g e p r o d u c e d b y m i c r o b i a l g r o w t h f i g -

u r e 4 , t h e f o l l o w i n g e q u a t i o n c a n b e d e v e l o p e d :BO D u l t i m a t e r e m o v e d

= 0 2 u t i l i z e d s l u d g e p r o d u c e d 1 00

0 .

- 50

0a .U,1 00. 5

) 0

c nX 0 . 50c n. 0 . 4,0 0 . 30

0 . 2

l 0 . 1, x 4_ / T e m p e r a t u r e = ~ 2 0 0 C

0 0 . 2 0 . 4 0 . 6 0 . 8 1 . 0 1 2 1 . 4 1 . 6 1. 8BO D R e m o v e d

M i x e d L iq u o r V o l a t i l e S u s p e n d e d S o l i d sF I G . 4 . R e l a t i o n b e t w e e n BOD r e m o v a l a n d s l u d g e p r o d u c -t i o n i n a c t i v a t e d s l u dg e p r o c e s s .

[ V O L . 51 8 6


8/8

MICROORGANISMS IN ORGANIC W A S T E DISPOSALS u b s t r a c t i n g 8 ) f r o m 1 0 ) , c o n v e r t i n g t o 5 - d a y BO Du n i t s a n d i n t r o d u c i n g s u i t a b l e c o n v e r s i o n f a c t o r s y i e l d s

l b VS p e r d a y = 0 . 7 0 X l b BO D r e m o v e d p e r d a y- 0 . 0 8 X l b MLV S

w h e r e 0 . 7 i s t h e f r a c t i o n o f 5 - d a y BO D r e m o v e d c o n -v e r t e d t o s l u d g e= 0 . 7 0 X 6 9 0 0 ) - 5 2 0= 4 3 0 0 l b p e r d a yt o t a l s o l i d s p r o d u c e d = 4 3 0 0 / 0 . 8 5 = 5 0 5 0 l b p e r d a y

w h e r e 0 . 8 5 i s t h e v o l a t i l e f r a c t i o n o f t h e s l u d g e .N u t r i t i o n a l R e q u i r e m e n t s

E x p e r i m e n t a l s t u d i e s s h o w t ha t t he c r i t i c a l n i t r o g e nc o n t e n t = 7 p er c en t o f t h e n e t b i o l o g i c a l s o l i d s :T o t a l n i t r o g e n r e q u i r e d = 0 . 0 7 X 4 3 0 0 = 3 0 0 l b p e r d a yN i t r o g e n a v a i l a b l e i n w a s t e = 5 ppm = 4 0 l b p e r d a y

R e q u i r e d n i t r o g e n = 2 6 0 l b p e r d a yT h e p h o s p h o r u s r e q u i r e m e n t may b e s i m i l a r l y c o m -p u t e d . R EFER ENCE SB U S C H , A . W. AND K A L I N S K E , A . A . 1 9 5 5 U t i l i z a t i o n o f t h ek i n e t i c s o f t h e a c t i v a te d s l u d g e p r o c e s s f o r p r o c e s s a n d

e q u i p m e n t d e s i g n . I n MCCABE, J . AND E C K E N F E L D E R ,W . W . 1 9 5 6 B i o l o g i c a l t r e a t m e n t o f s e w a g e a n d i n d u s t r i a lw a s t e s , V o l . I , p p . 2 7 7 - 2 8 3 . R e i n h o l d P u b l i s h i n g C o r p . ,New Y o r k .

DAWSON, P . S . S . AND J E N K I N S , S . W. 1 9 4 9 The o x y g e n r e -q u i r e m e n t s o f a c t i v a t e d s l u d g e d e t e r m i n e d by m a n o m e t r i cm e t h o d s . S e w a g e Works J . , 2 1 , 6 4 3 - 6 5 8 .D R Y D E N , F . E . , B A R R E T T , P . A . , K I S S I N G E R , J . C . AND E C K E N -F E L D E R , W. W . , J R . 1 9 5 5 T r e a t m e n t o f f i n e c h e m i c a lw a s t e s b y h i g h r a t e a c t i v a t e d s l u d g e P r o e . 1 0 t h I n d .W a s t e s C o n f . , P u r d u e U n i v . , 4 1 6 - 4 3 8 .E C K E N F E L D E R , W. W . , J R . 1 9 5 2 a P i l o t p l a n t i n v e s t i g a t i o no f b i o l o g i c a l s l u d g e t r e a t m e n t o f c a n n e r y a n d r e l a t e dw a s t e s . P r o c . 7 t h I n d . W a s t e s C o n f . , P u r d u e U n i v . , 1 8 1 -1 8 8 .E C K E N F E L D E R , W. W . , J R . 1 9 5 2 b A e r a t i o n e f f i c i e n c y a n dd e s i g n . I . M e a s u r e m e n t o f o x y g e n t r a n s f e r e f f i c i e n c y .S e w a g e a n d I n d . W a s t e s , 2 4 , 1 2 2 1 - 1 2 2 8 .E C K E N F E L D E R , W. W . , J R . 1 9 5 2 c A e r a t i o n e f f i c i e n c y a n dd e s i g n . I I . D e s i g n f r o m p i l o t p l a n t d a t a . S e w a g e a n dI n d . W a s t e s , 2 4 , 1 3 6 1 - 1 3 6 7 .E C K E N F E L D E R , W. W . , J R . 1 9 5 5 P r o c e s s d e s i g n o f a e r a t i o ns y s t e m s f o r b i o l o g i c a l w a s t e t r e a t m e n t . P r e s e n t e d a t4 8 t h A n n . M e e t i n g Am . I n s t . C h e m . E n g .E C K E N F E L D E R , W. W . , J R . AND G R I C H , E . R . 1 9 5 5 P l a n ts c a l e s t ud i e s o n t h e b i o l o g i c a l o x i d a t i o n o f c a n n e r y w a s t e s .P r o c . 1 0 th I nd . W a s t e s C o n f . , P u r d u e U n i v . , 5 4 9 - 5 5 2 .E C K E N F E L D E R , W. W . , J R . AND M O O R E , T . L . 1 9 5 4 W a s t ew o r k s p o i n t s way f o r a n i n d u s t r y . E n g i n e e r i n g N e w s -R e c o r d , 1 5 3 , 3 0 , 3 2 , 3 5 .E C K E N F E L D E R , W. W . , J R . AND O C O N N O R , D . J . 1 9 5 4 Thea e r o b i c b i o l o g i c a l t r e a t m e n t o f o r g a n i c w a s t e s . P r o e .9 t h I n d . W a s t e s C o n f . , P u r d u e U n i v . , 5 1 3 - 5 3 0 .E D W A R D S , G . P . 1 9 4 9 F a c t o r s a f f e c t i n g t h e e f f i c i e n c y o fa c t i v a t e d s l u d g e p l a n t s - A d i s c u s s i o n . S e w a g e W o r k sJ . , 2 1 , 6 4 0 - 6 4 2 .F A I R , G . M. AND T H O M A S , H . A . , J R . 1 9 5 0 The c o n c e p t o fi n t e r f a c e a n d l o a d i n g i n s u b m e r g e d a e r o b i c b i o l o g i c a ls e w a g e t r e a t m e n t s y s t e m s . I n s t . S e w a g e P u r i f . J . a n dP r o c . , 2 3 5 - 2 4 7 .

F I S C H E R , A . J . 1 9 4 2 Th e p r e s e n t s t a t u s o f b i o f i l t r a t i o n .W a t e r Works a n d S e w e r a g e , 8 9 , 4 1 6 - 4 2 5 .G A D E N , E . L . , J R . 1 9 4 9 S e . D . T h e s i s , C o l u m b i a U n i v e r s i t y .G A R R E T T , T . M. AND S A W Y E R , C . N . 1 9 5 2 K i n e t i c s o f r e -m o v a l o f s o l u b l e BOD by a c t i v a t e d s l u d g e . P r o c . 7 t hI n d . W a s t e s C o n f . , P u r d u e U n i v . , 5 1 - 7 7 .G E L L M A N , I . AND HEUKELEKIAN, H . 1 9 5 3 S t u d i e s o f b i o -c h e m i c a l o x i d a t i o n b y d i r e c t m e t h o d s . I I I . O x i d a t i o na n d p u r i f i c a t i o n o f i n d u s t r i a l w a s t e s by a c t i v a t e d s l u d g e .S e w a g e a n d I n d . W a s t e s , 2 5 , 1 1 9 6 - 1 2 0 9 .G O U L D , R . H . 1 9 5 3 a S e w a g e a e r a t i o n p r a c ti c e i n New Y o r kC i t y . P r o c . Am . S o c . C i v i l E n g r s . , 7 9 , 1 - 1 1 .G O U L D , R . H . 1 9 5 3 b S e w a g e d i s p o s a l p r o b l e m s i n t h ew o r l d s l a r g e s t c i t y . S e w a g e a n d I n d . W a s t e s , 2 5 , 1 5 5 -1 6 0 .H A S E L T I N E , T . R . 1 9 5 5 A r a t i o n a l a p p r o a c h t o t h e d e s i g n o fa c t i v a t e d s l u d g e p l a n t s . I n MCCABE, J . AND E C K E N F E L D E R ,W . W . 1 9 5 6 B i o l o g i c a l t r e a t m e n t o f s e w a g e a n d i n d u s -t r i a l w a s t e s , V o l . I , p p . 2 5 7 - 2 7 0 . R e i n h o l d P u b l i s h i n gC o r p . , New Y o r k .H E L M E R S , E . N . , F R A M E , J . D . , G R E E N B E R G , A . E . , AND S A W -Y E R , C . N . 1 9 5 2 N u t r i t i o n a l r e q u i r e m e n t s i n t h e b i o -l o g i c a l s t a b i l i z a t i o n o f i n d u s t r i a l w a s t e s . I I I . T r e a t m e n tw i t h s u p p l e m e n t a r y n u t r i e n t s . S e w a g e a n d I n d . W a s t e s ,2 4 , 4 9 6 - 5 0 7 .H E U K E L E K I A N , H . 1 9 4 5 R e l a t i o n s h i p b e t w e e n a c c u m u l a t i o na n d b i o l o g i c a l c h a r a c t e r i s t i c s o f f i l m o f a b i o - f i l t e r a n d as t a n d a r d f i l t e r . I . F i l m a c c u m u l a t i o n . S e w a g e W o r k sJ . , 1 7 , 2 3 - 3 8 .H O B E R , R . 1 9 4 5 P h y s i c a l c h e m i s t r y o f c e l l s a n d t i s s u e s , P p .3 7 5 - 3 8 3 , B l a k i s t o n C o . , P h i l a d e l p h i a .H O O V E R , S . R . , J A S E W I C Z , L . , P E P I N S K Y , J . B . , AND P O R G E S , N .1 9 5 1 A s s i m i l a t i o n o f d a i r y w a s t e b y a c t i v a t e d s l u d g e .S e w a g e a n d I n d . W a s t e s , 2 3 , 1 6 7 - 1 7 3 .H O O V E R , S . R . AND P O R G E S , N . 1 9 5 2 A s s i m i l a t i o n o f d a i r yw a s t e s b y a c t i v a t e d s l u d g e . I I . T h e e q u a t i o n o f s y n t h e s i sa n d t h e r a t e o f o x y g e n u t i l i z a t i o n , S e w a g e a n d I n d . W a s t e s ,2 4 , 3 0 6 - 3 1 2 .K O U N T z , R . R . 1 9 5 4 B i g p r o b le m . S t r i k i n g s o l u t i o n : b i o -o x i d a t i o n . F o o d E n g . , 2 6 , 8 9 - 9 0 .K O U N T Z , R . R . AND V I L L F O R T H , J . C . 1 9 5 4 B i o l o g i c a l o x i d a -t i o n a e r a t o r s . P r o c . 9 t h I n d . W a s t e C o n f . , P u r d u e U n i v . ,5 3 - 6 3 .M c K I N N E Y , R . 1 9 5 5 B i o l o g i c a l f l o c c u l a t i o n . I n M C C A B E , J .AND E C K E N F E L D E R , W . W . 1 9 5 6 B i o l o g i c a l t r e a t m e n t o fs e w a g e a n d i n d u s t r i a l w a s t e s , V o l . I , p p . 8 8 - 9 9 . R e i n -h o l d P u b l i s h i n g C o r p . , New Y o r k .N I X O N , A . W. AND G A D E N , E . L . 1 9 5 0 O x y g e n t r a n s f e r i ns u b m e r g e d f e r m e n t a t i o n . I n d . a n d E n g . C h e m . , 4 2 ,1 7 9 2 - 1 8 0 1 .P A S V E E R , A . 1 9 5 4 R e s e a r c h o n a c t i v a t e d s l u d g e . I I I . D i s -t r i b u t i o n o f o x y g e n i n a c t i v a t e d s l u d g e f l o c . S e w a g e andI n d . W a s t e s , 2 6 , 2 8 - 3 3 .

P O R G E S , N . , J A S E W I C Z , L . , AND H O O V E R , S . R . 1 9 5 5 B i o -c h e m i c a l o x i d a t i o n o f d a i r y w a s t e . V I I . P u r i f i c a t i o n ,o x i d a t i o n , s y n t h e s i s a n d s t o r a g e . P r o c . 1 0 t h I n d . WastesC o n f . , P u r d u e U n i v . , 1 3 5 - 1 4 6 .

- S A W Y E R , C . N . 1 9 5 5 B a c t e r i a l n u t r i t i o n a n d s y n t h e s i s .I n M C C A B E , J . AND E C K E N F E L D E R , W. W. 1 9 5 6 B i o l o g i -c a l t r e a t m e n t o f s e w a g e a n d i n d u s t r i a l w a s t e s , V o l . I , p p .3 - 1 7 . R e i n h o l d P u b l i s h i n g C o r p . , New Y o r k .S M I T H , D . B . 1 9 5 2 A e r o b i c b i o l o g i c a l s t a b i l i z a t i o n o f o r -g a n i c s u b s t r a t e s . S e w a g e a n d I n d . W a s t e s , 2 4 , 1 0 7 7 - 1 0 9 0 .V E L Z , C . J . 1 9 4 8 B a s i c l a w f o r t h e p e r f o r m a n c e o f b i o l o g i c a lf i l t e r s . S e w a g e W o r k s J . , 2 0 , 6 0 7 - 6 1 7 .W A L T O N , G . 1 9 4 3 H i g h r a t e t r i c k l i n g f i l t e r p e r f o r m a n c e ,u n d e r d i r e c t i o n o f S t a t e H e a l t h C o m m i s s i o n , UpperM i s s i s s i p p i R i v e r B a s i n S a n i t a t i o n A g r e e m e n t .

1 9 5 7 1 1 8 7

activity of microorganisms in organic waste disposal

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