El entorno de crecimiento de los microorganismos.
El cuerpo principal del tratamiento biológico de aguas residuales es el microorganismo, solo para crear buenas condiciones ambientales para permitir la reproducción de la masa microbiana para obtener un efecto de tratamiento satisfactorio. Las principales condiciones que afectan el crecimiento microbiano son la nutrición, la temperatura, el valor del pH, el oxígeno disuelto y las sustancias tóxicas.
1. Nutrición
La nutrición es la base material del crecimiento microbiano y la energía y el material necesarios para las actividades de la vida provienen de la nutrición.
2. Temperatura
Diferentes tipos de microorganismos crecen a diferentes temperaturas, y el rango de temperatura general de varios microorganismos es de 0~80. Según el rango de temperatura de adaptación, los microorganismos se pueden dividir en tres categorías: baja temperatura (hipocondríacos), temperatura media y alta temperatura (hipocondríacos).
La temperatura de crecimiento de los microorganismos de baja temperatura es inferior a 20, la temperatura de crecimiento de los microorganismos de temperatura media es de 20~45 y la temperatura de crecimiento de los microorganismos de alta temperatura es superior a 45. El tratamiento biológico aeróbico es principalmente a temperatura media, y el óptimo la temperatura de crecimiento de los microorganismos es de 20 ~ 37.
En el tratamiento anaeróbico, la temperatura óptima de crecimiento de los microorganismos de temperatura media fue de 25 a 40ºC, y la de los microorganismos de temperatura alta fue de 50 a 60ºC. Por lo tanto, el tratamiento microbiano anaeróbico generalmente usa dos segmentos de temperatura de 33~38 y 52~57, que se denominan digestión a temperatura media (fermentación) y digestión a temperatura alta (fermentación) respectivamente.
Con el desarrollo de la ciencia y la tecnología, la reacción anaeróbica se puede llevar a cabo a una temperatura ambiente de 20~25, lo que reduce en gran medida el costo operativo.
En el rango de temperatura adecuado, la velocidad de la reacción bioquímica aumenta de 1 a 2 veces con cada aumento de 10. Por lo tanto, el efecto del tratamiento biológico es mejor en condiciones de temperatura óptima más alta. El cambio artificial de la temperatura de las aguas residuales aumentará el costo del tratamiento, por lo que el tratamiento biológico aeróbico generalmente se realiza a temperatura natural, es decir, a temperatura ambiente.
El efecto del tratamiento biológico aeróbico se ve menos afectado por el clima. El tratamiento biológico anaeróbico se ve muy afectado por la temperatura y necesita mantener una temperatura alta, pero teniendo en cuenta el costo de operación, se debe tratar de usar la operación a temperatura normal (20~25).
Si la temperatura de las aguas residuales sin tratar es alta, se debe usar fermentación a temperatura media (33~38) o fermentación a temperatura alta (52~57). Si se produce suficiente calor residual o suficiente biogás durante el proceso de fermentación (digestión de lodos y aguas residuales orgánicas de alta concentración), la energía térmica del calor residual o el biogás se puede utilizar para lograr una fermentación a temperatura moderada y alta.
3. valor pH
La enzima es un tipo de electrolito anfótero. El cambio del valor de pH afecta la forma de ionización de la enzima y luego afecta el rendimiento catalítico de la enzima. Por lo tanto, el valor del pH es uno de los factores importantes que afectan la actividad de la enzima. Diferentes microorganismos con diferentes sistemas enzimáticos tienen diferentes rangos de adaptación al pH. Las bacterias, actinomyces, algas y protozoos tienen rangos de adaptación de pH de 4 a 10.
El pH óptimo de la levadura y el moho es de 3,0 a 6,0. La mayoría de las bacterias son adecuadas para ambientes neutros y alcalinos de pH=6.5~8.5. El pH óptimo del tratamiento biológico aeróbico es 6,5~8,5, y el del tratamiento biológico anaeróbico es 6,7~7,4 (el pH óptimo es 6,7~7,2).
Es importante mantener el rango de pH óptimo durante el procesamiento biológico. De lo contrario, la actividad de las enzimas microbianas se reduce o se pierde, y los microorganismos crecen lentamente o incluso mueren, lo que lleva al fracaso del tratamiento.
El cambio repentino del valor de pH del afluente puede tener un gran efecto en el tratamiento biológico, y este efecto es irreversible. Por eso es muy importante mantener el pH estable.
4. Oxígeno disuelto
El proceso metabólico de los microorganismos aeróbicos toma oxígeno molecular como receptor y participa en la síntesis de algunas sustancias. Los microorganismos aeróbicos no pueden crecer y reproducirse sin oxígeno molecular, por lo que se debe mantener cierta concentración de oxígeno disuelto (OD) al realizar un tratamiento biológico aeróbico.
Suministro de oxígeno insuficiente, adecuado para el crecimiento bajo de oxígeno disuelto de microorganismos (trazas de bacterias tiogénicas aeróbicas) y proliferación de microorganismos facultativos. Su descomposición de la materia orgánica no es completa, el efecto del tratamiento disminuye, y el crecimiento dominante de bacterias filamentosas en estado de bajo oxígeno disuelto, resulta en la hinchazón del lodo.
La alta concentración de oxígeno disuelto no solo desperdicia energía, sino que también provoca la oxidación y muerte de las células debido a la relativa falta de nutrientes. Para lograr un buen efecto de tratamiento, es apropiado controlar el oxígeno disuelto en el rango de 2~3mg/L (0.5~1mg/L en el efluente del tanque de sedimentación secundario) durante el tratamiento biológico aeróbico.
Los microorganismos anaeróbicos producen H2O2 en condiciones aeróbicas, pero no tienen la enzima para descomponer el H2O2 y el H2O2 los mata. Por lo tanto, no debe haber oxígeno molecular en el biorreactor anaeróbico. Otras sustancias en estado de oxidación como SO42-, NO3-, PO43- y Fe3+ también tendrán efectos adversos en el tratamiento biológico anaerobio, y su concentración debe controlarse.
5. Sustancias tóxicas
Una sustancia química que tiene inhibición y toxicidad para los microorganismos se denomina sustancia tóxica. Puede dañar la estructura de las células, desnaturalizando las enzimas y haciéndolas inactivas. Por ejemplo, los metales pesados pueden combinarse con el grupo de enzimas -SH, o combinarse con proteínas para desnaturalizarlas o precipitarlas. Las sustancias tóxicas son inofensivas para los microorganismos en bajas concentraciones y tóxicas por encima de cierto nivel.
Ciertas sustancias tóxicas pueden convertirse en nutrientes para los microorganismos en bajas concentraciones. La toxicidad de las sustancias tóxicas se ve afectada por factores como el valor del pH, la temperatura y la presencia de otras sustancias tóxicas. La toxicidad varía mucho en diferentes condiciones, y diferentes microorganismos tienen diferente tolerancia al mismo veneno. La situación específica debe determinarse de acuerdo con el experimento.
En el proceso de tratamiento biológico de aguas residuales, la concentración de sustancias tóxicas debe controlarse estrictamente, pero no existe un estándar unificado para el rango permitido de concentración de sustancias tóxicas. Los datos en la Tabla 1 son solo para referencia
