Hidrológiai Közlöny 1977 (57. évfolyam)

5. szám - Fikry H. Ghobrial: A sejtanyag, illetve baktériumszaporulat kinetikája az eleveniszapos eljárásban

Fikry H. Ghobrial: A sejtanyag, illetve baktérium kinetikája Hidrológiai Közlöny 1977. 5. sz. 195 bruttó szubsztrátel távol ítási sebesség = szintézisre hasznosított szubsztráteltávol ítási sebesség + sejtfenntartásra fordított szubsztráteltávolítási + sebesség nem hasznosított energia termelésére fordított szusztrát- + eltávolítási sebesség illékonyság okozta szubsztráteltávolí- + tási sebesség azaz ahol V„X =, (v,x)a -f- (v

sx)e + (v,x)

H -1- (v,s)

r (VxX) (V,X)G = VG (7) (8) ahol yG a szaporulatikoefficiens és (v

xx) a sejtszaporulat sebessége. (v,x)

e = k

ex, (9) ahol k

e a sejtfenntartási koefficiens, x a baktériumkoncentráció. (VsX)

hJj^1

> (io) ya ahol ]jn a sejtek energiahasznosítási képességétől függő tényező, amelynek értéke végtelen, ha az energiahasznosítást 100%-nak tételezzük fel. (v

tx)

r=(v

gx)a.k

r, (11) ahol k

r egy, a szubsztrát illékonyságától függő tényező. A (8—11) egyenleteket a (7) egyenletbe helyettesítve a következőket kapjuk. V

x -+k. —+V,skr (12) v

s = ya V,( 1 - .skr) = yH —u \ya ya ) + k

e Nem illékony szerves anyagok, pl. glukóz (k

r = 0) esetében a (12) egyenlet az alábbiak szerint egyszerűsíthető : v, = v

x[—— — ——] -f k,. I ya yn ) Fenti egyenlet v

x-e\ elosztva J_ V

X (13) V, 1 1 \ Vx y 1 . yo yH ) = í—

1 —\ + keh V ya ya ) (14) I. A szubsztrát minősége, illékonysága, polimerizációs foka ós lebonthatósága. lízek a tényezők befolyásolják a folyamat alábbi ismérveit: a) az oxidációs, illetve redukciós folyamatok sebessége, b) az anyagcsere biokémiai útja, c) az a) és b) pontok alapján a netto sejtszaporulat sebessége. A felsorolt három tényező hatása összegezve jelentkezik a (14) egyenlet 1 \yg kifejezésében. d) a sejtfenntartást szolgáló szubsztráthasznosítás sebessége, amelyet a (14) egyenlet k

e tényezője fejez ki, e) a hőenergiát termelő szubsztráthasznosítás sebessége, amely a (14) egyenlet 1 jyn tényezőjében jelentkezik, f) a szubsztrát illékonysága a k

r tényezőben jut kifejezésre, amelynek értéke nem illó szubsztrát esetében zéró, és az illékonyságtól függő negatív érték illó szubsztrát esetében. II. A mikroorganizmusokból álló populáció sajátságai, nevezetesen annak aktivitása, a felszabaduló energia hasznosítása, illetve annak ATP alakjában való tárolására való képesség. A populáció ezen sajátságai szintén kihatnak a fenti a-f) pontokban felsorolt tényezőkre. III. Az iszapkor vagy a sejt-tartózkodási idő (/*), amely stacionárius viszonyok között a (6) egyenlet szerint határozható meg. Gondosan ellenőrzött hőmérséklet, pH és egyéb, a (14) egyenlet koefficienseit befolyásoló paraméter esetén az \ ya yn ) kifejezés konstansnak tekinthető. Azonos populációt és szubsztrátot feltételezve a k

e tényező szintén konstansnak vehető. Az elmondottak alapján a (14) egyenlet a következő alakra egyszerűsíthető: \v

z) y ki + keh, (15) ahol k, ( 1 1 ) l ya ya ) Ha az iszapterhelést (v

s) a (1 \I

k) abszcissza függvényében ábrázoljuk, akkor a 2. ábra görbéjét kapjuk, amely azt mutatja, hogy ha Ik 0

0 akkor y ha — 0 akkor y 0 K A (14) egyenlet baloldala a szaporulati koefficiens reciproka. A (12) és (14) egyenletek megvilágításában tárgyalhatók a mikrobiológiai rendszerek sejtszaporulatát befolyásoló tényezők. Tételezzük fel, hogy a szervetlen tápsók, továbbá aminosavak, vitaminok elegendő mennyiségben vannak jelen, hogy a hőmérséklet és nyomás állandó, a pH optimális a biológiai élet számára és a közeg mentes toxikus anyagoktól. Felszerelés és munkamódszer A tanulmány kísérleti részéhez egy 1,08 1 űrtartalmú hengeralakú levegőztető edényt használtunk, amelyhez egy 1,5 1 űrtartalmú ülepítőedény kapcsolódott. A szubsztrát, a tápsók és a recirkuláltatott iszap betáplálása szivattyúkkal történt, az előbbi kettőt egymástól elkülönítve, hogy az egész kísérlet folyamán biztosíthassuk a szubsztrátadagolás egyenletességét. Mint vízben oldódó, nem illó szerves szubsztrátot a glukózt választottuk, amelyet 250 mg/l-es koncentrációban tápláltunk be. A glukóz-oldat KOI-ja 265 mg/l volt. A nitro