Để đảm bảo cho quá trình xử lý sinh học diễn ra cĩ hiệu quả thì phải tạo được các điều kiện mơi trường như pH, nhiệt độ, chất dinh dưỡng, thời gian … tốt nhất cho hệ vi sinh. Khi các điều kiện trên được đảm bảo, quá trình diễn ra như sau:
Thời gian Giai đoạn tăng sinh khối chậm Giá Trị log của số lượng vi khuẩn Giai đoạn tăng sinh khối theo quy luật logarit Giai đoạn
tăng chậm Giai đoạn hơ hấp nội bào
Tăng trưởng tế bào: ở cả hai trường hợp nuơi cấy theo từng mẻ hay nuơi cấy trong các bể cĩ dịng chảy liên tục, nước thải trong các bể này phải được khuấy trộn một cách hồn chỉnh và liên tục. Tốc độ tăng trưởng của các tế bào vi sinh cĩ thể biểu diễn bằng cơng thức sau:
rt = µ. X (5-1) Trong đĩ:
rt : Tốc độ tăng trưởng của vi khuẩn
(khối lượng / đơn vị thể tích trong một đơn vị thời gian (g/m3.s)) µ : Tốc độ tăng trưởng riêng, (
s
1 )
X: Nồng độ vi sinh trong bể hay nồng độ bùn hoạt tính, (g/m3= mg/l)
Cơng thức (5-1) cĩ thể viết dưới dạng: rt =
dt dx
= µX (5-2)
Chất nền – Giới hạn của tăng trưởng: Trong trường hợp nuơi cấy theo mẽ, nếu chất nền và chất dinh dưỡng cần thiết cho sự tăng trưởng chỉ cĩ với số lượng hạn chế thì chất này sẽ được dùng đến cạn kiệt và quá trình sinh trưởng ngừng lại. Ở trường hợp nuơi cấy trong bể cĩ dịng cấp chất nền và chất dinh dưỡng liên tục thì ảnh hưởng của việc giảm bớt chất nền và chất dinh dưỡng cĩ thể biểu diễn bằng phương trình Monod. rg = K XSS s m + µ (5-3) Trong đĩ:
µm: Tốc độ tăng trưởng riêng tối đa, (1/s)
S: Nồng độ chất nền trong nước thải ở thời điểm sự tăng trưởng bị hạn chế (khối lượng/ đơn vị thể tích).
Ks: Hằng số bán tốc độ, đây chính là nồng độ chất nền ở thời điểm tốc độ tăng trưởng bằng một nửa tốc độ cực đại (khối lượng / đơn vị thể tích).
Anh hưởng của nồng độ chất nền đến tốc độ tăng trưởng riêng được thể hiện trên đồ thị sau:
Hình IV.20: Anh hưởng của sự hạn chế nồng độ chất nền đến tốc độ tăng trưởng