IMG29

ponieważ po pewnym czasie osad wytworzyłby się samoczynnie. Reaktory w oczyszczalniach ścieków to systemy otwarte na nieustanną kolonizację przez rozmaite organizmy z otaczającego środowiska. Wiele mikroorganizmów, zarówno aktywnych, jak i w postaci przetrwalników, dociera tu z kurzem i cząstkami gleby, przenoszonymi przez wiatr i ptaki. Liczne organizmy nieustannie dopływają za pośrednictwem sieci kanalizacyjnej. Wody deszczowe dostarczają do kanalizacji rozmaite organizmy z naturalnych zbiorników i gleby. Co ciekawe, gatunki, które dominują w ściekach, nie odgrywają wcale najważniejszej roli w osadzie czynnym. Oznacza to, że biocenoza osadu czynnego nie jest przypadkowym zestawem organizmów, którym udało się dotrzeć do danego reaktora. Każda oczyszczalnia wytwarza swoisty osad o charakterystycznej strukturze gatunkowej, która zależy od charakterystyki ścieków i technicznej konfiguracji konkretnego systemu. Podstawową rolę w kształtowaniu biocenozy osadu czynnego odgrywają wiek i obciążenie substratowe.

Wiek osadu i obciążenie substratowe

Komora napowietrzania i osadnik wtórny tworzą układ, który selekcjonuje tylko niektóre spośród wszystkich docierających tam organizmów. Nie mogą takiego systemu zasiedlić organizmy rozproszone, ponieważ nie opadają dostatecznie szybko w osadniku i odpływają wraz z oczyszczonym ściekiem. Czas retencji ścieku w reaktorze (iloraz objętości komory przez dobowy przepływ) jest z reguły zbyt krótki, nawet dla mikroorganizmów. Ifcmpo wzrostu populacji większości gatunków jest bowiem niższe niż tempo, w jakim zawartość reaktora podlega wymianie. Szansę na zadomowienie się w takim systemie mają tylko te organizmy, które albo same tworzą łatwo opadąjące agregaty (kłaczki osadu), albo w jakiś sposób przyłączają się do takich agregatów. Dzięki sedymentacji i recyrkulacji osadu mogą pozostawać w systemie znacznie dłużej niż przepływający ściek.

Czas retencji osadu czynnego jest dużo dłuższy niż czas retencji hydraulicznej. Obliczamy go, dzieląc całkowitą masę osadu, który znajduje się w systemie, przez masę osadu nadmiernego, usuwanego dziennie. Iloraz ten, zwany potocznie wiekiem osadu, informuje o tym, w ciągu ilu dni całkowita masa osadu ulega wymianie. Inaczej mówiąc, ile czasu statystyczna cząstka osadu spędza w systemie, zanim nie zostanie usunięta z osadem nadmiernym. Wiek osadu wynosi zwykle od kilku do kilkunastu dni (czasem nawet kilka tygodni). Jest to jeden z najważniejszych parametrów decydujących o składzie gatunkowym osadu czynnego. W konkretnym osadzie czynnym będą się rozwąjać tylko te gatunki, któęe potrafią zrealizować swój cykl życiowy w czasie nie dłuższym niż wiek osadu, czyli rozmnażają się na tyle szybko, żeby zrekompensować straty populacji, wynikające z tempa, w jakim jest usuwany osad nadmierny. Od czego zalety wiek osadu w konkretnej oczyszczalni?

Czas retencji osadu (jego wiek) jest bezpośrednią konsekwencją tempa, w jakim osad czynny przyrasta. Im szybszy jest przyrost, tym więcej osadu nadmiernego trzeba usuwać dziennie, żeby całkowita masa osadu pozostawała na stałym poziomie. Osad

czynny podlega nieustannej wymianie, a im szybsze tempo rotacji, tym krótszy jest jego wiek. Tempo, w jakim osad przyrasta, zależy od ilości substratu pokarmowego, którym dysponują bakterie. Sytuację pokarmową bakterii wyraża obciążenie substratowe osadu, definiowane jako dzienny ładunek dopływających ścieków (zwykle jako BZT_S) przypadający na jednostkę masy osadu w systemie. W literaturze anglojęzycznej parametr len jest określany skrótowo jako iloraz F:M {fóod-to-microorgnnisms), ponieważ jego znaczenie sprowadza się do ilości pokarmu dostarczanego dziennie mikroorganizmom. Im wyższe obciążenie substratowe, tym lepsza sytuacja pokarmowa bakterii, a zatem szybsze tempo wzrostu i w konsekwencji także krótszy wiek osadu. Operator może wpływać na wielkość obciążenia oraz wiek osadu poprzez zmiany ilości osadu w systemie, czyli usuwając więcej lub mniej osadu nadmiernego.

Znaczenie tempa wzrostu populacji_____,______    - . ------

Organizmy osadu czynnego są nieustannie usuwane z systemu. Część Opuszcza, system wraz z osadem nadmiernym, część odpływa w oczyszczonym ścieku. Wreszcie część jest stale eliminowana przez bakteriożerców i drapieżniki. O możliwości skolonizowania systemu przez konkretny gatunek decyduje to, czy tempo wzrostu jego populacji jest w stanie zrównoważyć wszystkie te straty. Gatunek, którego populacja przyrasta szybciej w danych warunkach, zwiększa swój udział w osadzie kosztem gatunków rosnących wolniej. Pominiemy teraz wpływ konsumentów (mikrofauny), który będzie przedstawiony w innym miejscu. Zajmijmy się wpływem dostgmości pokarmu na tempo wzrostu populacji bakterii

Dla wyniku konkurencji między gatunkami, które korzystają z tego samego substratu, podstawowe znaczenie ma specyficzne tempo wzrostu ich populacji, zależne od stężenia substratu. Zależność ta ma charakterystyczną formę. W niskim zakresie stężeń tempo

wzrostu jest proporcjonalne do stężenia sub-Ryc. 3. Zależność prędkości wzrostu populacji stratu. Coraz wyższym stężeniom odpowia-od stężenia ograniczającego substratu (równanie dają jednak coraz mniejsze zmiany tempa Monoda - wyjaśnienie w tekście)    wzrostu, które w końcu osiąga swoją war

tość maksymalną. Zależność tę opisuje się nąj-częściej za pomocą równania Monoda (ryc. 3). Kształt krzywej jest specyficzny dla każdego gatunku i danego substratu (w standardowych warunkach). Wyznaczają go tylko dwa parametry: maksymalny specyficzny współczynnik tempa wzrostu populacji 0i_Bail) oraz stała nasycenia (KJ. Stała odpowiada takiemu stężeniu danego substratu, przy którym K*    realizowane tempo wzrostu jest równe polo-

mSmIuIj oęnnicjąąMgo. S    »

13