O ambiente de crescimento de microorganismos
O corpo principal do tratamento biológico de águas residuais é o microorganismo, apenas para criar boas condições ambientais para permitir a reprodução em massa microbiana, a fim de obter um efeito de tratamento satisfatório. As principais condições que afetam o crescimento microbiano são nutrição, temperatura, valor de pH, oxigênio dissolvido e substâncias tóxicas.
1. Nutrição
A nutrição é a base material do crescimento microbiano e a energia e os materiais necessários para as atividades da vida vêm da nutrição.
2. Temperatura
Diferentes tipos de microorganismos crescem em diferentes temperaturas, e a faixa de temperatura geral de vários microorganismos é de 0~80. De acordo com a faixa de temperatura de adaptação, os microrganismos podem ser divididos em três categorias: baixa temperatura (hipocondríaco), média temperatura e alta temperatura (hipocondríaco).
A temperatura de crescimento de microrganismos de baixa temperatura é inferior a 20, a temperatura de crescimento de microrganismos de temperatura média é de 20 a 45, e a temperatura de crescimento de microrganismos de alta temperatura é superior a 45. O tratamento biológico aeróbico é principalmente em temperatura média e o ideal temperatura de crescimento de microorganismos é de 20 ~ 37.
No tratamento anaeróbico, a temperatura ótima de crescimento de microrganismos de temperatura média foi de 25 a 40, e a de microrganismos de alta temperatura foi de 50 a 60. Portanto, o tratamento microbiano anaeróbico geralmente usa dois segmentos de temperatura de 33 ~ 38 e 52 ~ 57, que são chamados de digestão de temperatura média (fermentação) e digestão de alta temperatura (fermentação), respectivamente.
Com o desenvolvimento da ciência e da tecnologia, a reação anaeróbica pode ser realizada em temperatura ambiente de 20~25ºC, o que reduz consideravelmente o custo operacional.
Na faixa de temperatura adequada, a taxa de reação bioquímica é aumentada de 1 a 2 vezes a cada aumento de 10. Portanto, o efeito do tratamento biológico é melhor sob a condição de temperatura ideal mais alta. A mudança artificial da temperatura do esgoto aumentará o custo do tratamento, de modo que o tratamento biológico aeróbico geralmente é realizado à temperatura natural, ou seja, à temperatura ambiente.
O efeito do tratamento biológico aeróbico é menos afetado pelo clima. O tratamento biológico anaeróbico é muito afetado pela temperatura e precisa manter uma temperatura alta, mas considerando o custo da operação, tente usar a operação em temperatura normal (20~25).
Se a temperatura do esgoto bruto for alta, deve-se usar fermentação em temperatura média (33~38) ou fermentação em alta temperatura (52~57). Se houver calor residual suficiente ou biogás produzido durante o processo de fermentação (alta concentração de esgoto orgânico e digestão de lodo), a energia térmica do calor residual ou do biogás pode ser usada para atingir uma fermentação de temperatura moderada e alta.
3. valor de pH
A enzima é um tipo de eletrólito anfotérico. A alteração do valor do pH afeta a forma de ionização da enzima e, em seguida, afeta o desempenho catalítico da enzima. Portanto, o valor do pH é um dos fatores importantes que afetam a atividade da enzima. Diferentes microrganismos com diferentes sistemas enzimáticos têm diferentes faixas de adaptação de pH. Bactérias, actinomyces, algas e protozoários têm faixas de adaptação de pH de 4 a 10.
O pH ideal de levedura e bolor é de 3,0 a 6,0. A maioria das bactérias é adequada para ambientes neutros e alcalinos de pH=6,5~8,5. O pH ótimo do tratamento biológico aeróbico é 6,5~8,5, e o do tratamento biológico anaeróbico é 6,7~7,4 (o pH ótimo é 6,7~7,2).
É importante manter a faixa de pH ideal durante o processamento biológico. Caso contrário, a atividade das enzimas microbianas é reduzida ou perdida, e os microrganismos crescem lentamente ou até morrem, levando ao insucesso do tratamento.
A mudança repentina do valor do pH do afluente pode ter um grande efeito no tratamento biológico, e esse efeito é irreversível. Por isso é muito importante manter o pH estável.
4. Oxigênio dissolvido
O processo metabólico do microrganismo aeróbico toma o oxigênio molecular como receptor e participa da síntese de algumas substâncias. Microrganismos aeróbicos não podem crescer e se reproduzir sem oxigênio molecular, portanto, uma certa concentração de oxigênio dissolvido (OD) deve ser mantida ao realizar o tratamento biológico aeróbico.
Fornecimento insuficiente de oxigênio, adequado para o crescimento de microorganismos com baixo oxigênio dissolvido (traços de bactérias tiogênicas aeróbicas) e proliferação de microorganismos facultativos. Sua decomposição da matéria orgânica não é completa, o efeito do tratamento diminui e o crescimento dominante de bactérias filamentosas em estado de baixo oxigênio dissolvido, resultando em inchaço do lodo.
Alta concentração de oxigênio dissolvido não apenas desperdiça energia, mas também causa oxidação e morte celular devido à relativa falta de nutrientes. A fim de obter um bom efeito de tratamento, é apropriado controlar o oxigênio dissolvido na faixa de 2~3mg/L (0,5~1mg/L no efluente do tanque de sedimentação secundária) durante o tratamento biológico aeróbico.
Microrganismos anaeróbicos produzem H2O2 em condições aeróbias, mas não possuem a enzima para decompor H2O2 e são mortos por H2O2. Portanto, não deve haver oxigênio molecular no biorreator anaeróbico. Outras substâncias em estado de oxidação como SO42-, NO3-, PO43- e Fe3+ também terão efeitos adversos no tratamento biológico anaeróbico, e sua concentração deve ser controlada.
5. Substâncias tóxicas
Uma substância química que apresenta inibição e toxicidade para microrganismos é chamada de substância tóxica. Pode danificar a estrutura das células, desnaturando as enzimas e tornando-as inativas. Por exemplo, os metais pesados podem se combinar com o grupo -SH de enzimas ou se combinar com proteínas para desnaturá-los ou precipitá-los. Substâncias tóxicas são inofensivas para microrganismos em baixas concentrações e tóxicas acima de um certo nível.
Certas substâncias tóxicas podem se tornar nutrientes para microorganismos em baixas concentrações. A toxicidade de substâncias tóxicas é afetada por fatores como valor de pH, temperatura e presença de outras substâncias tóxicas. A toxicidade varia muito em diferentes condições, e diferentes microrganismos têm diferentes tolerâncias ao mesmo veneno. A situação específica deve ser determinada de acordo com o experimento.
No processo de tratamento biológico de águas residuais, a concentração de substâncias tóxicas deve ser rigorosamente controlada, mas não existe um padrão unificado para a faixa permitida de concentração de substâncias tóxicas. Os dados na Tabela 1 são apenas para referência
