Die Wachstumsumgebung von Mikroorganismen
Der Hauptteil der biologischen Abwasserbehandlung sind Mikroorganismen, nur um gute Umgebungsbedingungen zu schaffen, die eine mikrobielle Massenvermehrung ermöglichen, um eine zufriedenstellende Behandlungswirkung zu erzielen. Die Hauptbedingungen, die das mikrobielle Wachstum beeinflussen, sind Ernährung, Temperatur, pH-Wert, gelöster Sauerstoff und toxische Substanzen.
1. Ernährung
Die Ernährung ist die materielle Grundlage des mikrobiellen Wachstums und die Energie und das Material, die für die Lebensaktivitäten benötigt werden, stammen aus der Ernährung.
2. Temperatur
Verschiedene Arten von Mikroorganismen wachsen bei unterschiedlichen Temperaturen, und der Gesamttemperaturbereich verschiedener Mikroorganismen liegt zwischen 0 und 80 °C. Nach dem Anpassungstemperaturbereich können Mikroorganismen in drei Kategorien eingeteilt werden: niedrige Temperatur (Hypochondrie), mittlere Temperatur und hohe Temperatur (Hypochondrie).
Die Wachstumstemperatur von Niedertemperatur-Mikroorganismen liegt unter 20, die Wachstumstemperatur von Mitteltemperatur-Mikroorganismen liegt bei 20~45 und die Wachstumstemperatur von Hochtemperatur-Mikroorganismen liegt über 45. Die aerobe biologische Behandlung erfolgt hauptsächlich bei mittlerer Temperatur und ist optimal Wachstumstemperatur von Mikroorganismen beträgt 20 ~ 37.
Bei der anaeroben Behandlung betrug die optimale Wachstumstemperatur von Mikroorganismen bei mittlerer Temperatur 25 bis 40 °C und die von Hochtemperaturmikroorganismen 50 bis 60 °C. Daher verwendet die anaerobe mikrobielle Behandlung normalerweise zwei Temperatursegmente von 33~38 und 52~57, die als Aufschluss bei mittlerer Temperatur (Fermentation) bzw. Aufschluss bei hoher Temperatur (Fermentation) bezeichnet werden.
Mit der Entwicklung von Wissenschaft und Technologie kann die anaerobe Reaktion bei einer Raumtemperatur von 20 bis 25 °C durchgeführt werden, was die Betriebskosten erheblich senkt.
Im geeigneten Temperaturbereich wird die Geschwindigkeit der biochemischen Reaktion mit jeder Erhöhung um 10 um das 1- bis 2-fache erhöht. Daher ist die Wirkung der biologischen Behandlung unter der Bedingung einer höheren optimalen Temperatur besser. Eine künstliche Änderung der Abwassertemperatur erhöht die Behandlungskosten, daher wird die aerobe biologische Behandlung im Allgemeinen bei natürlicher Temperatur, dh bei Raumtemperatur, durchgeführt.
Die Wirkung der aeroben biologischen Behandlung wird weniger vom Klima beeinflusst. Die anaerobe biologische Behandlung wird stark von der Temperatur beeinflusst und muss eine hohe Temperatur aufrechterhalten, aber in Anbetracht der Betriebskosten sollte versucht werden, einen Betrieb bei normaler Temperatur (20~25) zu verwenden.
Wenn die Temperatur des Rohabwassers hoch ist, sollte eine Fermentation bei mittlerer Temperatur (33~38) oder eine Fermentation bei hoher Temperatur (52~57) verwendet werden. Wenn während des Vergärungsprozesses (hochkonzentrierte organische Abwässer und Schlammfaulung) genügend Abwärme oder genügend Biogas produziert wird, kann die Wärmeenergie von Abwärme oder Biogas verwendet werden, um eine Vergärung bei moderater und hoher Temperatur zu erreichen.
3. pH-Wert
Enzym ist eine Art amphoterer Elektrolyt. Die Änderung des pH-Werts beeinflusst die Ionisationsform des Enzyms und beeinflusst dann die katalytische Leistung des Enzyms. Daher ist der pH-Wert einer der wichtigen Faktoren, die die Aktivität des Enzyms beeinflussen. Unterschiedliche Mikroorganismen mit unterschiedlichen Enzymsystemen haben unterschiedliche pH-Anpassungsbereiche. Bakterien, Actinomyces, Algen und Protozoen haben pH-Anpassungsbereiche von 4 bis 10.
Der optimale pH-Wert von Hefe und Schimmel beträgt 3,0 bis 6,0. Die meisten Bakterien sind für neutrale und alkalische Umgebungen mit einem pH-Wert von 6,5 bis 8,5 geeignet. Der optimale pH-Wert der aeroben biologischen Behandlung beträgt 6,5–8,5 und der der anaeroben biologischen Behandlung 6,7–7,4 (der optimale pH-Wert beträgt 6,7–7,2).
Es ist wichtig, den optimalen pH-Bereich während der biologischen Verarbeitung aufrechtzuerhalten. Andernfalls wird die Aktivität mikrobieller Enzyme reduziert oder geht verloren, und Mikroorganismen wachsen langsam oder sterben sogar ab, was zu einem Behandlungsversagen führt.
Die plötzliche Änderung des pH-Wertes des Zuflusses kann einen großen Einfluss auf die biologische Behandlung haben, und dieser Effekt ist irreversibel. Daher ist es sehr wichtig, den pH-Wert stabil zu halten.
4. Gelöster Sauerstoff
Der Stoffwechselprozess des aeroben Mikroorganismus nimmt molekularen Sauerstoff als Rezeptor und ist an der Synthese einiger Substanzen beteiligt. Aerobe Mikroorganismen können ohne molekularen Sauerstoff nicht wachsen und sich vermehren, daher sollte bei der aeroben biologischen Behandlung eine bestimmte Konzentration an gelöstem Sauerstoff (DO) aufrechterhalten werden.
Unzureichende Sauerstoffversorgung, geeignet für Wachstum von Mikroorganismen mit niedrigem gelöstem Sauerstoffgehalt (Spuren aerobe thiogene Bakterien) und fakultative Mikroorganismen vermehren sich. Ihre Zersetzung von organischem Material ist nicht vollständig, die Behandlungswirkung nimmt ab und die filamentösen Bakterien im Zustand mit niedrigem gelöstem Sauerstoff dominieren das Wachstum, was zu einer Schlammquellung führt.
Eine hohe Konzentration an gelöstem Sauerstoff verschwendet nicht nur Energie, sondern verursacht aufgrund des relativen Mangels an Nährstoffen auch Zelloxidation und Zelltod. Um eine gute Behandlungswirkung zu erzielen, ist es angebracht, den gelösten Sauerstoff während der aeroben biologischen Behandlung im Bereich von 2 bis 3 mg/l (0,5 bis 1 mg/l im Ablauf des Nachklärbeckens) zu kontrollieren.
Anaerobe Mikroorganismen produzieren unter aeroben Bedingungen H2O2, besitzen jedoch nicht das Enzym zum Abbau von H2O2 und werden durch H2O2 abgetötet. Daher darf im anaeroben Bioreaktor kein molekularer Sauerstoff vorhanden sein. Andere Substanzen im Oxidationszustand wie SO42-, NO3-, PO43- und Fe3+ wirken sich ebenfalls nachteilig auf die anaerobe biologische Behandlung aus, und ihre Konzentration sollte kontrolliert werden.
5. Giftige Substanzen
Eine chemische Substanz, die Mikroorganismen hemmt und toxisch wirkt, wird als toxische Substanz bezeichnet. Es kann die Zellstruktur schädigen, Enzyme denaturieren und inaktiv machen. Beispielsweise können sich Schwermetalle mit der -SH-Gruppe von Enzymen verbinden oder sich mit Proteinen verbinden, um sie zu denaturieren oder auszufällen. Toxische Substanzen sind in geringen Konzentrationen für Mikroorganismen unschädlich und ab einer bestimmten Konzentration giftig.
Bestimmte toxische Substanzen können in geringen Konzentrationen zu Nährstoffen für Mikroorganismen werden. Die Toxizität toxischer Substanzen wird durch Faktoren wie pH-Wert, Temperatur und das Vorhandensein anderer toxischer Substanzen beeinflusst. Die Toxizität variiert stark unter verschiedenen Bedingungen, und verschiedene Mikroorganismen haben unterschiedliche Toleranz gegenüber demselben Gift. Die spezifische Situation sollte entsprechend dem Experiment bestimmt werden.
Bei der biologischen Abwasserbehandlung sollte die Konzentration toxischer Substanzen streng kontrolliert werden, es gibt jedoch keinen einheitlichen Standard für den zulässigen Konzentrationsbereich toxischer Substanzen. Die Daten in Tabelle 1 dienen nur als Referenz
