1. In che modo la temperatura influisce sul processo a fanghi attivi?
Tra i fattori che influenzano l’attività fisiologica microbica, la temperatura è il più importante. Temperature adeguate promuovono e potenziano l'attività fisiologica microbica; temperature inadatte lo indeboliscono o addirittura lo distruggono. Inoltre, temperature inadeguate possono alterare la morfologia e le caratteristiche ecologiche dei microrganismi, arrivando anche alla loro morte. La temperatura ottimale per i microrganismi è la temperatura alla quale la loro attività fisiologica è vigorosa e robusta, manifestandosi in una rapida proliferazione.
2. In che modo il pH influisce sul processo a fanghi attivi?
L’attività fisiologica microbica è strettamente correlata al pH dell’ambiente. I microrganismi possono svolgere le normali attività fisiologiche solo in condizioni acide o alcaline adeguate. Il pH influenza le proprietà di carica delle membrane cellulari biologiche. I cambiamenti nelle proprietà della carica alterano la capacità delle cellule microbiche di assorbire i nutrienti, influenzando così negativamente la loro attività fisiologica.
Un pH eccessivamente elevato, deviando dal valore ottimale, indebolisce o addirittura elimina la funzione catalitica dei sistemi enzimatici microbici. Il citoplasma microbico è una soluzione colloidale con un punto isoelettrico specifico.
Quando il punto isoelettrico cambia a causa delle fluttuazioni del pH, la respirazione e le funzioni metaboliche dei microrganismi vengono ostacolate. Elevate concentrazioni di ioni idrogeno possono portare all'idrolisi e alla denaturazione delle proteine e degli acidi nucleici sulla superficie batterica. Diverse specie di microrganismi hanno intervalli di pH ottimali per le loro attività fisiologiche. Sebbene i microrganismi possano sopravvivere al di sopra o al di sotto di questi intervalli di pH, le loro attività fisiologiche sono deboli, sono soggetti a morte e il loro tasso di proliferazione è notevolmente ridotto. Per i microrganismi coinvolti nel trattamento delle acque reflue, l'intervallo di pH ottimale è generalmente compreso tra 6,5 e 8,5. È essenziale mantenere un pH adeguato nel serbatoio di aerazione; è una condizione necessaria per ottenere un'elevata efficienza di trattamento dei fanghi attivi e buoni risultati di trattamento.
3. In che modo la composizione dell'acqua grezza influisce sul processo di trattamento dei fanghi attivi?
I microrganismi coinvolti nel trattamento dei fanghi attivi devono assorbire nutrienti essenziali dall'ambiente circostante durante le loro attività vitali, comprese fonti di carbonio, fonti di azoto, sali inorganici e alcuni fattori di crescita. Le acque reflue da trattare devono contenere tali sostanze. Le acque reflue domestiche forniscono una fonte di nutrienti ottimale per i microrganismi dei fanghi attivi, con un rapporto BOD:N:P di 100:5:1. Dopo la sedimentazione primaria o l'acidificazione mediante idrolisi, il BOD diminuisce, mentre aumenta il contenuto relativo di N e P.
(1) Il carbonio è un componente essenziale delle cellule biologiche e i microrganismi coinvolti nel trattamento dei fanghi attivi hanno un elevato fabbisogno di carbonio. In generale, il BOD5 non dovrebbe essere inferiore a 100 mg/L.
(2) L'azoto è un elemento importante nella formazione di proteine e acidi nucleici all'interno delle cellule microbiche. Le acque reflue domestiche forniscono azoto sufficiente, senza richiedere alcuna aggiunta aggiuntiva, ma le acque reflue industriali potrebbero non farlo, rendendo necessaria l'aggiunta di urea, solfato di ammonio, ecc.
(3) Il fosforo è un elemento cruciale per la sintesi delle nucleoproteine, della lecitina e di altri composti del fosforo, svolgendo un ruolo vitale nel metabolismo microbico e nella trasformazione dei materiali. La carenza di fosforo influisce sull’attività enzimatica, influenzando così le attività fisiologiche microbiche.
(4) Anche sodio, potassio, calcio, magnesio e ferro influenzano in modo significativo le attività fisiologiche microbiche. Gli oligoelementi stimolano le attività fisiologiche dei microrganismi, ma la quantità richiesta è molto ridotta. In genere, non è necessaria alcuna aggiunta aggiuntiva quando si trattano biologicamente le acque reflue domestiche, le acque reflue municipali e la maggior parte delle acque reflue organiche industriali.
4. In che modo le sostanze tossiche influiscono sul processo a fanghi attivi?
Le sostanze tossiche si riferiscono a sostanze inorganiche e organiche che inibiscono le attività fisiologiche dei microrganismi, come ioni di metalli pesanti, fenoli e cianuri. Gli ioni di metalli pesanti (piombo, cromo, ferro, rame, ecc.) sono tossici per i microrganismi; possono legarsi alle proteine cellulari, provocandone la denaturazione o la precipitazione. Gli ioni mercurio, argento e arsenico hanno una forte affinità per i microrganismi e possono legarsi ai gruppi -SH delle proteine microbiche, inibendo così le loro normali funzioni metaboliche fisiologiche. I composti fenolici danneggiano le membrane cellulari batteriche e possono coagulare le proteine batteriche. Inoltre, i fenoli possono inibire alcuni sistemi enzimatici, interrompendo le normali funzioni metaboliche cellulari. La formaldeide può legarsi ai gruppi amminici delle proteine, provocando la denaturazione delle proteine e danneggiando il citoplasma dei microrganismi.
5. In che modo il contenuto di ossigeno disciolto influisce sul processo di trattamento dei fanghi attivi?
I microrganismi coinvolti nell'attivazione delle acque reflue e nel trattamento dei fanghi sono principalmente batteri aerobici, pertanto nel serbatoio di aerazione è essenziale un contenuto sufficiente di ossigeno disciolto. Una quantità insufficiente di ossigeno disciolto avrà un impatto negativo sulle attività fisiologiche dei microrganismi, influenzando o addirittura distruggendo il processo di trattamento delle acque reflue. Se gli inquinanti organici sono relativamente concentrati in alcune aree della vasca di aerazione, determinando una velocità aerobica più elevata, la concentrazione di ossigeno disciolto potrebbe non essere facilmente mantenuta a 2 mg/l e può essere ridotta, ma non dovrebbe scendere al di sotto di 1 mg/l. Tuttavia, anche la concentrazione di ossigeno disciolto nel serbatoio di aerazione non dovrebbe essere troppo elevata. Un'eccessiva concentrazione di ossigeno disciolto porta ad una decomposizione eccessivamente rapida degli inquinanti organici, con conseguente carenza di nutrienti per i microrganismi, facile invecchiamento dei fanghi attivi e una struttura sciolta. Inoltre, un elevato contenuto di ossigeno disciolto è anche economicamente indesiderabile.