1. כיצד משפיעה הטמפרטורה על תהליך הבוצה הפעילה?
בין הגורמים המשפיעים על הפעילות הפיזיולוגית המיקרוביאלית, הטמפרטורה היא החשובה ביותר. טמפרטורות מתאימות מקדמות ומשפרות פעילות פיזיולוגית מיקרוביאלית; טמפרטורות לא מתאימות נחלשות או אפילו הורסות אותו. יתר על כן, טמפרטורות לא מתאימות יכולות לשנות את המורפולוגיה ואת המאפיינים האקולוגיים של מיקרואורגניזמים, ואף עלולות להוביל למותם. הטמפרטורה האופטימלית למיקרואורגניזמים היא הטמפרטורה שבה הפעילות הפיזיולוגית שלהם נמרצת וחזקה, המתבטאת בהתפשטות מהירה.
2. כיצד משפיע pH על תהליך הבוצה הפעילה?
פעילות פיזיולוגית מיקרוביאלית קשורה קשר הדוק ל-pH של הסביבה. מיקרואורגניזמים יכולים לבצע פעילויות פיזיולוגיות רגילות רק בתנאים חומציים או אלקליים מתאימים. pH משפיע על תכונות המטען של ממברנות תאים ביולוגיות. שינויים בתכונות המטען משנים את יכולתם של תאים מיקרוביאליים לספוג חומרים מזינים, ובכך משפיעים לרעה על פעילותם הפיזיולוגית.
pH גבוה מדי, החורג מהערך האופטימלי, מחליש או אפילו מבטל את התפקוד הקטליטי של מערכות אנזימים מיקרוביאליים. ציטופלזמה מיקרוביאלית היא תמיסה קולואידית עם נקודה איזואלקטרית ספציפית.
כאשר הנקודה האיזואלקטרית משתנה עקב תנודות pH, הנשימה והתפקודים המטבוליים של מיקרואורגניזמים מופרעים. ריכוז גבוה של יוני מימן יכול להוביל להידרוליזה ודנטורציה של חלבונים וחומצות גרעין על פני החיידק. למינים שונים של מיקרואורגניזמים יש טווחי pH אופטימליים לפעילויות הפיזיולוגיות שלהם. בעוד שמיקרואורגניזמים יכולים לשרוד מעל או מתחת לטווחי pH אלה, הפעילות הפיזיולוגית שלהם חלשה, הם נוטים למוות וקצב התפשטותם מופחת מאוד. עבור מיקרואורגניזמים המעורבים בטיפול בשפכים, טווח ה-pH האופטימלי הוא בדרך כלל בין 6.5 ל-8.5. שמירה על pH מתאים במיכל האוורור חיונית; זהו תנאי הכרחי להשגת יעילות גבוהה של טיפול בבוצה פעילה ותוצאות טיפול טובות.
3. כיצד משפיע הרכב המים הגולמיים על תהליך הטיפול בבוצה פעילה?
המיקרואורגניזמים המעורבים בטיפול בבוצה פעילה צריכים לספוג חומרים מזינים חיוניים מהסביבה שמסביב במהלך פעילות חייהם, לרבות מקורות פחמן, מקורות חנקן, מלחים אנאורגניים וגורמי גדילה מסוימים. שפכים לטיפול חייבים להכיל חומרים אלו. שפכים ביתיים מספקים מקור הזנה אופטימלי למיקרואורגניזמים של בוצה פעילה, עם יחס BOD:N:P של 100:5:1. לאחר שיקוע ראשוני או החמצה הידרוליזה, ה-BOD יורד, בעוד שתכולת ה-N וה-P היחסית עולה.
(1) פחמן הוא מרכיב חיוני בתאים ביולוגיים, ולמיקרואורגניזמים המעורבים בטיפול בבוצה פעילה יש דרישה גבוהה לפחמן. בדרך כלל, BOD5 לא צריך להיות נמוך מ-100 מ"ג/ליטר.
(2) חנקן הוא מרכיב חשוב ביצירת חלבונים וחומצות גרעין בתוך תאים מיקרוביאליים. ביוב ביתי מספק מספיק חנקן, ללא צורך בתוספת נוספת, אך ייתכן שלא שפכים תעשייתיים, מה שמחייב הוספת אוריאה, אמוניום גופרתי וכו'.
(3) זרחן הוא מרכיב חיוני לסינתזה של נוקלאופרוטאין, לציטין ותרכובות זרחן אחרות, הממלא תפקיד חיוני בחילוף החומרים המיקרוביאלי ובטרנספורמציה החומרית. מחסור בזרחן משפיע על פעילות האנזים, ובכך משפיע על הפעילות הפיזיולוגית המיקרוביאלית.
(4) נתרן, אשלגן, סידן, מגנזיום וברזל משפיעים גם הם באופן משמעותי על הפעילות הפיזיולוגית המיקרוביאלית. יסודות קורט מעוררים את הפעילויות הפיזיולוגיות של מיקרואורגניזמים, אך הכמות הנדרשת היא קטנה מאוד. בדרך כלל, אין צורך בתוספת נוספת בעת טיפול ביולוגי בשפכים ביתיים, ביוב עירוני ורוב שפכים אורגניים תעשייתיים.
4. כיצד חומרים רעילים משפיעים על תהליך הבוצה הפעילה?
חומרים רעילים מתייחסים לחומרים אנאורגניים ואורגניים המעכבים את הפעילות הפיזיולוגית של מיקרואורגניזמים, כגון יוני מתכות כבדות, פנולים וציאנידים. יוני מתכות כבדות (עופרת, כרום, ברזל, נחושת וכו') רעילים למיקרואורגניזמים; הם יכולים להיקשר לחלבונים תאיים, ולגרום לדנטורציה או משקעים. ליוני כספית, כסף וארסן יש זיקה חזקה למיקרואורגניזמים והם יכולים להיקשר לקבוצות -SH של חלבונים מיקרוביאליים, ובכך לעכב את התפקודים המטבוליים הפיזיולוגיים הנורמליים שלהם. תרכובות פנוליות פוגעות בממברנות תאי חיידקים ויכולות להקריש חלבונים חיידקיים. יתר על כן, פנולים יכולים לעכב מערכות אנזימים מסוימות, לשבש תפקודים מטבוליים תקינים של התא. פורמלדהיד יכול להיקשר לקבוצות האמינו של חלבונים, ולגרום לדנטורציה של חלבון ולפגיעה בציטופלזמה של המיקרואורגניזמים.
5. כיצד משפיעה תכולת החמצן המומס על תהליך הטיפול בבוצה פעילה?
המיקרואורגניזמים המעורבים בהפעלת שפכים ובטיפול בבוצה הם בעיקר חיידקים אירוביים, ולכן חיונית מספקת של חמצן מומס במיכל האוורור. חוסר חמצן מומס ישפיע לרעה על הפעילויות הפיזיולוגיות של מיקרואורגניזמים, ובכך ישפיע או אפילו יהרוס את תהליך הטיפול בשפכים. אם מזהמים אורגניים מרוכזים יחסית באזורים מסוימים של מיכל האוורור, וכתוצאה מכך קצב אירובי גבוה יותר, ייתכן שריכוז החמצן המומס לא יישמר בקלות על 2 מ"ג/ליטר וניתן להפחית אותו, אך לא צריך לרדת מתחת ל-1 מ"ג/ליטר. עם זאת, גם ריכוז החמצן המומס במיכל האוורור לא צריך להיות גבוה מדי. ריכוז יתר של חמצן מומס מוביל לפירוק מהיר מדי של מזהמים אורגניים, וכתוצאה מכך למחסור ברכיבים תזונתיים למיקרואורגניזמים, להזדקנות קלה של בוצה פעילה ולמבנה רופף. יתר על כן, תכולת חמצן מומס גבוהה היא גם לא רצויה מבחינה כלכלית.