Zpracované otázky - CHEMIJE

Generační doba – čas potřebný ke zdvojnásobení množství mikroorganismů.

Specifická růstová rychlost – je konstantní pro určitou kulturu mikroorganismů. Je však závislá na koncentraci substrátu.

Maximální specifická růstová rychlost μmax je dosažena při dostatečné koncentraci substrátu, nad níž se rychlost růstu prakticky nezvětšuje. Ks se nazývá saturační konstanta a rovná se koncentraci substrátu, při níž je μ = μmax/2.

22. Růst mikroorganizmů v kontinuálním systému

Kontinuální systémy bez recirkulace biomasy

Biologické čištění vod je v převážné míře realizováno v kontinuálně protékaných reaktorech, v nichž probíhají mikrobiální, případně i další procesy. Změna počtu mikroorganizmů v reaktoru, který označíme X, je dána jejich:

• růstem, spojeným s rozmnožováním,

• úbytkem odumíráním,

• úbytkem odtokem z reaktoru.

Aby byl systém kontinuální, je třeba, aby přírůstek mikroorganizmů byl stejný jako jejich úbytek, hlavně vyplavováním. Ustanoví se rovnováha dle průtoku vody, substrátu a množství mikroorganizmů.

Při čištění odpadních vod se většinou jedná o kontinuální systémy, které však mají oproti výše popsaným systémům důležitou odlišnost spočívající v tom, že mikroorganizmy nejsou z reaktoru vyplavovány (reaktory s fixovanou biomasou) nebo jsou sice vyplavovány, ale po oddělení vyčištěné vody v dosazovací nádrži vraceny do reaktoru jako aktivovaný kal (reaktory s biomasou ve vznosu). Pro kinetiku procesů v reaktoru bude mít rozhodující význam stáří kalu, to je doba po kterou zůstává biomasa v systému.

Vedle jednorázových a kontinuálních systémů jsou realizovány i systémy semikontinuální, spočívající v jednorázových přívodech substrátu do reaktoru (a odvádění stejného množství), které se v pravidelných intervalech opakují. V čase mezi dávkami substrátu se uplatňuje kinetika jednorázového systému.

23. Koloběh uhlíku

Zvláštní postavení mají fototrofní organizmy (rostliny), schopné syntetizovat v přítomnosti chlorofylu směs CO2 a H2O na glukózu (asimilace), přičemž energii k tomu potřebnou získávají ze světelného záření. Přitom produkují kyslík. V některých povrchových vodách, obsahujících vysoké koncentrace řas, může vést produkce O2 i k silnému přesycení tohoto prostředí kyslíkem. Energii potřebnou k syntéze biomasy získávají uvedené organizmy z oxidačního rozkladu glukosy (disimilace). Přitom spotřebují i část kyslíku z asimilačního procesu. Velká část produkované glukózy je využita k syntéze zásobních látek a podpůrné hmoty (celulóza), a proto je bilance kyslíku v metabolizmu rostlin pozitivní, což má zásadní význam pro udržení života na Zemi těch organizmů, které kyslík spotřebovávají.

Živočichové získávají energii také oxidačním rozkladem organické hmoty působením molekulárního kyslíku. Organickou hmotu přijímají jako rostlinnou a živočišnou potravu. Odumřelá nebo lidskou činností odpadající (např. při zpracování potravin a různé výrobě) organická hmota rostlinného i živočišného původu, včetně produktů metabolizmu živočichů (i lidské populace), je rozkládána mikroorganizmy. V anaerobním, bezkyslíkatém prostředí jsou konečnými produkty rozkladu organické hmoty metan a CO2, v aerobním prostředí CO2 a H2O. Metan může být metabolizován speciální skupinou metanových bakterií, příp. spálen za produkce CO2. Pokud však unikne do ovzduší, je pro tyto procesy jen omezeně dostupný. Oxid uhličitý je vracen do koloběhu asimilační syntézou rostlin. Varujícím úkazem je však jeho nadprodukce spalnými procesy, která není plně kompenzována spotřebou fotosyntetizujícími organizmy.