미생물의 성장 환경
폐수 생물학적 처리의 주체는 미생물이며 만족스러운 처리 효과를 얻기 위해 미생물 대량 번식이 가능한 좋은 환경 조건을 조성합니다. 미생물 성장에 영향을 미치는 주요 조건은 영양, 온도, 산도 값, 용존 산소 및 독성 물질입니다.
1. 영양
영양은 미생물 성장의 물질적 기반이며 생활 활동에 필요한 에너지와 물질은 영양에서 나옵니다.
2. 온도
서로 다른 종류의 미생물은 서로 다른 온도에서 자라며 다양한 미생물의 전체 온도 범위는 0~80입니다. 적응 온도 범위에 따라 미생물은 저온(하이포콘드리아), 중온 및 고온(하이포콘드리아)의 세 가지 범주로 나눌 수 있습니다.
저온미생물의 생육온도는 20이하, 중온미생물의 생육온도는 20~45도, 고온미생물의 생육온도는 45이상이다. 미생물의 생육온도는 20~37도이다.
혐기성 처리에서 중온미생물의 최적 생육온도는 25~40℃, 고온미생물의 최적 생육온도는 50~60℃였다. 따라서 혐기성 미생물 처리는 보통 33~38도와 52~57도의 두 온도 구간을 사용하는데, 이를 각각 중온소화(발효)와 고온소화(발효)라고 한다.
과학기술의 발달로 20~25도의 상온에서 혐기성 반응을 할 수 있어 운영비가 크게 절감된다.
적절한 온도 범위에서 생화학 반응 속도는 10 증가할 때마다 1~2배 증가하므로 최적 온도가 높을수록 생물학적 처리 효과가 더 좋습니다. 하수 온도의 인위적인 변화는 처리 비용을 증가시키므로 호기성 생물학적 처리는 일반적으로 자연 온도, 즉 상온에서 수행됩니다.
호기성 생물학적 처리의 효과는 기후의 영향을 덜 받습니다. 혐기성 생물학적 처리는 온도의 영향을 많이 받아 고온을 유지해야 하지만 운전비용을 고려하여 상온운전(20~25도)을 사용하도록 노력해야 한다.
오수의 온도가 높을 경우 중온발효(33~38) 또는 고온발효(52~57)를 사용하여야 한다. 발효 공정(고농축 유기 오수 및 슬러지 소화) 중에 생성되는 폐열 또는 바이오 가스가 충분하면 폐열 또는 바이오 가스의 열 에너지를 사용하여 중간 및 고온 발효를 달성할 수 있습니다.
3. 산도 값
효소는 양쪽성 전해질의 일종이다. 산도 값의 변화는 효소의 이온화 형태에 영향을 미치고, 효소의 촉매 성능에 영향을 미칩니다. 따라서 산도 값은 효소의 활성에 영향을 미치는 중요한 요소 중 하나입니다. 다른 효소 시스템을 가진 다른 미생물은 다른 산도 적응 범위를 갖습니다. 박테리아, 방선균, 조류 및 원생동물은 산도 적응 범위가 4~10입니다.
효모와 곰팡이의 최적 pH는 3.0~6.0입니다. 대부분의 박테리아는 산도 =6.5~8.5의 중성 및 알칼리성 환경에 적합합니다. 호기성 생물학적 처리의 최적 pH는 6.5~8.5, 혐기성 생물학적 처리의 최적 pH는 6.7~7.4(최적 pH는 6.7~7.2)이다.
생물학적 처리 과정에서 최적의 산도 범위를 유지하는 것이 중요합니다. 그렇지 않으면 미생물 효소의 활성이 감소하거나 소실되어 미생물의 성장이 느려지거나 죽기까지 하여 치료 실패로 이어집니다.
유입수 산도 값의 급격한 변화는 생물학적 처리에 큰 영향을 미칠 수 있으며 이 영향은 되돌릴 수 없습니다. 따라서 pH를 안정적으로 유지하는 것이 매우 중요합니다.
4. 용존 산소
호기성 미생물의 대사 과정은 분자 산소를 수용체로 삼고 일부 물질의 합성에 참여합니다. 호기성 미생물은 분자 산소 없이는 성장 및 번식이 불가능하므로 호기성 생물학적 처리를 할 때 일정한 농도의 용존 산소(~하다 )를 유지해야 합니다.
산소 공급이 부족하여 미생물(미량 호기성 티오생균) 및 통성 미생물의 증식이 적은 용존산소증식에 적합하다. 유기물의 분해가 완전하지 않아 처리효과가 떨어지고 용존산소가 낮은 사상균이 우세하게 증식하여 슬러지 팽윤을 일으킨다.
고농도의 용존산소는 에너지를 낭비할 뿐만 아니라 상대적인 영양소 부족으로 세포 산화 및 사멸을 유발합니다. 호기성 생물학적 처리 시 용존산소량을 2~3mg/L(2차 침전조 방류수 중 0.5~1mg/L)로 조절하는 것이 좋은 처리효과를 얻기 위해 적절하다.
혐기성 미생물은 호기성 조건에서 H2O2를 생산하지만 H2O2를 분해하는 효소가 없어 H2O2에 의해 사멸된다. 따라서 혐기성 생물 반응기에는 분자 산소가 없어야 합니다. SO42 -, NO3 -, PO43 - 및 Fe3 +와 같은 다른 산화 상태 물질도 혐기성 생물학적 처리에 악영향을 미치며 농도를 제어해야 합니다.
5. 독성 물질
미생물에 대한 억제 및 독성이 있는 화학 물질을 독성 물질이라고 합니다. 세포 구조를 손상시켜 효소를 변성시키고 비활성 상태로 만들 수 있습니다. 예를 들어 중금속은 효소의 -쉿 그룹과 결합하거나 단백질과 결합하여 변성 또는 침전시킬 수 있습니다. 독성 물질은 낮은 농도에서는 미생물에 무해하고 일정 수준 이상에서는 유독합니다.
특정 독성 물질은 낮은 농도에서 미생물의 영양분이 될 수 있습니다. 독성 물질의 독성은 산도 값, 온도 및 기타 독성 물질의 존재와 같은 요인에 의해 영향을 받습니다. 독성은 조건에 따라 크게 다르며 미생물마다 동일한 독에 대한 내성이 다릅니다. 특정 상황은 실험에 따라 결정되어야 합니다.
생물학적 폐수를 처리하는 과정에서 독성물질의 농도는 엄격하게 관리되어야 하지만 독성물질 농도의 허용범위에 대한 통일된 기준은 없다. 표 1의 데이터는 참조용입니다.
