مصرف سوبسترا در تصفیه فاضلاب

یكي از پارامترهاي اصلي در تصفيه خانه های فاضلاب، مصرف سوبسترا در تصفیه فاضلاب است. به عبارت ديگر، هدف از تصفيه بيولوژيكي فاضلاب در اكثر موارد، كاهش دهنده الكترون (ماننـد تركيبات آلي در اكسيداسيون هوازي) ميباشد. براي باكتريهاي هتروتروف ، تركيبات آلـي قابـل تجزيـه و بـراي باكتري هاي نيترفاير اتوتروف ، آمونياك يا نيترات يا ساير تركيبات غير آلي احياء شده بعنـوان دهنـده الكترون است. سرعت مصرف سوبسترا در سيستم هاي بيولوژيكي را مي توان بر مبناي رابطه زير بـراي
سوبستراهاي محلول مدل سازي كرد. 

بدليل كاهش جرم سوبسترا بـا گذشـت زمـان ناشـي از مـصرف سوبسترا در موازنه هاي جرمي سوبسترا ، علامت منفي در نظـر گرفتـه شـده است. 

Rsu : سرعت تغيير غلظت سوبسترا بدليل مصرف آن، g/m3.d
K : ماكزيمم مصرف سرعت ويژه سوبسترا برحسب گرم سوبسترا بر گرم ميكروارگانيسم در روز
X : غلظت بيومس ميكروارگانيسم،  g/m3 
S: غلظت سوبستراي محدود كننده رشد در محلول > g/m3
Ks: ثابت نيم سرعت، غلظت سوبسترا در نصف ماكزيمم سرعت ويژه مصرف سوبسترا، g/m3

ميزان تغييرات مصرف سوبسترا در برابر غلظت CODمحلول قابل تجزيه بيولوژيكي بر اساس مدل نـوع اشباع در نمودار زیر نشان داده شده است.

براي يك رابطه نوع اشباع مورد تأييد است. براي حذف سوبسترا رابطه بالا بر اساس رابطه ميكائيليس-منـتن ارائـه شـده اسـت. همچنين رابطه بالا توسط مونود براي سرعت ويژه رشد باكتري پيشنهاد شده است. كه در آن ، سوبستراي محدودكننده براي ميكروارگانيسم بصورت محلول قابـل اسـتفاده اسـت. نمودار rsu بيانگر سرعت مصرف در برابر غلظتهـاي سوبـسترا در نمـودار شکل زیر نشان داده شده است. بر اساس شکل ماكزيمم سرعت مصرف سوبسترا در حداكثر غلظت سوبـسترا اتفاق مي افتد. بعلاوه وقتي غلظت سوبسترا به كمتر از مقدار لازم مي رسـد، ميـزان –rsuنيـز تقريبـا بصورت خطي كاهش مي يابد. در عمل، سيستم هاي تصفيه بيولوژيكي براي توليد پـساب خروجـي بـا سوبستراي خيلي كم طراحي ميشوند.

با استفاده از تعريف ماكزيمم سرعت ويژه مصرف سوبسترا ، سـرعت مصرف سوبسترا را با فرمول زیر بیان می گردد.

m: ماكزيمم سرعت ويژه رشد باكتري بر حسب گرم سلول جديد به گرم سلول در روز

k:ماكزيمم سرعت ويژه مصرف سوبسترا،

Y:ضريب بازده واقعي .