1. Jak temperatura wpływa na proces osadu czynnego?
Wśród czynników wpływających na fizjologiczną aktywność drobnoustrojów najważniejsza jest temperatura. Odpowiednie temperatury sprzyjają i wzmacniają fizjologiczną aktywność drobnoustrojów; nieodpowiednie temperatury osłabiają go, a nawet niszczą. Co więcej, nieodpowiednie temperatury mogą zmienić morfologię i cechy ekologiczne mikroorganizmów, a nawet doprowadzić do ich śmierci. Optymalna temperatura dla mikroorganizmów to temperatura, w której ich aktywność fizjologiczna jest energiczna i silna, objawiająca się szybką proliferacją.
2. Jak pH wpływa na proces osadu czynnego?
Aktywność fizjologiczna drobnoustrojów jest ściśle powiązana z pH środowiska. Mikroorganizmy mogą wykonywać normalne czynności fizjologiczne jedynie w odpowiednich warunkach kwasowych lub zasadowych. pH wpływa na właściwości ładunku biologicznych błon komórkowych. Zmiany właściwości ładunku zmieniają zdolność komórek drobnoustrojów do wchłaniania składników odżywczych, wpływając w ten sposób niekorzystnie na ich aktywność fizjologiczną.
Zbyt wysokie pH, odbiegające od wartości optymalnej, osłabia lub nawet eliminuje funkcję katalityczną układów enzymatycznych drobnoustrojów. Cytoplazma drobnoustrojów jest roztworem koloidalnym o określonym punkcie izoelektrycznym.
Kiedy punkt izoelektryczny zmienia się na skutek wahań pH, funkcje oddychania i metabolizmu mikroorganizmów są utrudnione. Wysokie stężenia jonów wodorowych mogą prowadzić do hydrolizy i denaturacji białek i kwasów nukleinowych na powierzchni bakterii. Różne gatunki mikroorganizmów mają optymalne zakresy pH dla swojej aktywności fizjologicznej. Chociaż mikroorganizmy mogą przetrwać powyżej lub poniżej tych zakresów pH, ich aktywność fizjologiczna jest słaba, są podatne na śmierć, a tempo ich proliferacji jest znacznie zmniejszone. W przypadku mikroorganizmów biorących udział w oczyszczaniu ścieków optymalny zakres pH wynosi na ogół od 6,5 do 8,5. Utrzymanie odpowiedniego pH w zbiorniku napowietrzającym jest niezbędne; jest to warunek konieczny osiągnięcia wysokiej efektywności oczyszczania osadu czynnego i dobrych wyników oczyszczania.
3. Jak skład wody surowej wpływa na proces oczyszczania osadu czynnego?
Mikroorganizmy biorące udział w oczyszczaniu osadu czynnego muszą w trakcie swojej działalności absorbować niezbędne składniki odżywcze z otaczającego środowiska, w tym źródła węgla, źródła azotu, sole nieorganiczne i niektóre czynniki wzrostu. Oczyszczone ścieki muszą zawierać te substancje. Ścieki bytowe stanowią optymalne źródło składników odżywczych dla mikroorganizmów osadu czynnego, przy stosunku BZT:N:P wynoszącym 100:5:1. Po pierwotnej sedymentacji lub zakwaszeniu poprzez hydrolizę BZT maleje, natomiast względna zawartość N i P wzrasta.
(1) Węgiel jest zasadniczym składnikiem komórek biologicznych, a mikroorganizmy biorące udział w oczyszczaniu osadu czynnego mają duże zapotrzebowanie na węgiel. Ogólnie rzecz biorąc, BZT5 nie powinno być niższe niż 100 mg/l.
(2) Azot jest ważnym elementem w tworzeniu białek i kwasów nukleinowych w komórkach drobnoustrojów. Ścieki bytowe dostarczają wystarczającej ilości azotu i nie wymagają dodatkowego dodawania, natomiast ścieki przemysłowe nie, co powoduje konieczność dodawania mocznika, siarczanu amonu itp.
(3) Fosfor jest pierwiastkiem kluczowym w syntezie nukleoprotein, lecytyny i innych związków fosforu, odgrywającym istotną rolę w metabolizmie drobnoustrojów i transformacji materiałów. Niedobór fosforu wpływa na aktywność enzymów, wpływając w ten sposób na fizjologiczną aktywność drobnoustrojów.
(4) Sód, potas, wapń, magnez i żelazo również znacząco wpływają na fizjologiczną aktywność drobnoustrojów. Pierwiastki śladowe stymulują fizjologiczną aktywność mikroorganizmów, ale wymagana ilość jest bardzo mała. Ogólnie rzecz biorąc, przy biologicznym oczyszczaniu ścieków bytowych, komunalnych i większości przemysłowych ścieków organicznych nie jest potrzebny żaden dodatkowy dodatek.
4. Jak substancje toksyczne wpływają na proces osadu czynnego?
Substancje toksyczne to substancje nieorganiczne i organiczne, które hamują fizjologiczną aktywność mikroorganizmów, takie jak jony metali ciężkich, fenole i cyjanki. Jony metali ciężkich (ołowiu, chromu, żelaza, miedzi itp.) są toksyczne dla mikroorganizmów; mogą wiązać się z białkami komórkowymi, powodując denaturację lub wytrącanie. Jony rtęci, srebra i arsenu mają silne powinowactwo do mikroorganizmów i mogą wiązać się z grupami -SH białek drobnoustrojów, hamując w ten sposób ich normalne fizjologiczne funkcje metaboliczne. Związki fenolowe uszkadzają błony komórkowe bakterii i mogą koagulować białka bakteryjne. Ponadto fenole mogą hamować niektóre układy enzymatyczne, zakłócając normalne funkcje metaboliczne komórek. Formaldehyd może wiązać się z grupami aminowymi białek, powodując denaturację białek i uszkadzając cytoplazmę mikroorganizmów.
5. Jak zawartość rozpuszczonego tlenu wpływa na proces oczyszczania osadu czynnego?
Mikroorganizmy zaangażowane w aktywację ścieków i oczyszczanie osadów to przede wszystkim bakterie tlenowe, dlatego w zbiorniku napowietrzającym niezbędna jest wystarczająca zawartość rozpuszczonego tlenu. Niedostateczna ilość rozpuszczonego tlenu będzie miała negatywny wpływ na fizjologiczną aktywność mikroorganizmów, wpływając tym samym na proces oczyszczania ścieków lub nawet go niszcząc. Jeśli zanieczyszczenia organiczne są stosunkowo skoncentrowane w niektórych obszarach zbiornika napowietrzającego, co skutkuje wyższą szybkością tlenową, stężenie rozpuszczonego tlenu może nie być łatwe do utrzymania na poziomie 2 mg/l i można je zmniejszyć, ale nie powinno spaść poniżej 1 mg/l. Jednak stężenie rozpuszczonego tlenu w zbiorniku napowietrzającym również nie powinno być zbyt wysokie. Nadmierne stężenie rozpuszczonego tlenu prowadzi do zbyt szybkiego rozkładu zanieczyszczeń organicznych, co skutkuje niedoborami składników pokarmowych dla mikroorganizmów, łatwym starzeniem się osadu czynnego i luźną strukturą. Ponadto wysoka zawartość rozpuszczonego tlenu jest również niepożądana ekonomicznie.