Kokie veiksniai turi įtakos bakterijų flokulių susidarymui?

Bakteriniai flokai yra klampūs flokai, susidarantys bakterijoms ir jų išskiriamoms tarpląstelinėms polimerinėms medžiagoms (EPS) susikaupus aktyvuotame dumble / bioplėvelėje; jie yra pagrindinis funkcinis biologinio nuotekų valymo vienetas.

• Pagrindinės bakterijos: *Zoogloea*, *Pseudomonas*, *Flavobacterium* ir kt.

• Išvaizda: naujai suformuoti flokai yra bespalviai ir skaidrūs, kompaktiškos struktūros; subrendę pūsleliai yra gelsvai{0}}rudos ir putojančios; pasenę pulkai yra tamsios spalvos ir birūs.

• Dydis: nuo dešimčių iki šimtų mikrometrų, tinklinio/šakoto/rutulio/grybo{0}}formos.

1. Pagrindas: EPS bakterijų sekrecija (raktas "klijai")

• Sudėtis: Polisacharidai (70–80%) + baltymai + nedidelis kiekis nukleorūgščių/lipidų.

• Funkcija: apklijuoja bakterijų ląsteles, prilimpa viena prie kitos ir sudaro tinklinį karkasą.

• Suaktyvinimas: Esant tinkamoms maistinėms medžiagoms, aerobinėms sąlygoms ir esant tinkamam pH (6,5–7,5)/temperatūrai (20–35 laipsniai) gausi sekrecija.

2. Agregacija: Sukibimas ir tilteliai sudaro mikroflokus.

• Homobiotikai prilimpa per kapsules/gleivių sluoksnius; heterobiotikai jungiasi per EPS tinklą.

• Krūvio neutralizavimas: bakterijų paviršiuje yra neigiamas krūvis; katijonai (Ca²⁺/Mg²⁺) neutralizuoja krūvį, skatindami agregaciją.

• Rezultatas: 10–50 μm mikroflokų susidarymas.

3. Brandinimas: Mikroflokai kaupiasi, išsivysto į bakterinius flokus.

• Mikroflokai toliau adsorbuoja bakterijas, organines medžiagas ir suspenduotas daleles, todėl didėja jų dydis ir tankis.

• Viduje susidaro aerobinė → anoksinė → anaerobinė mikroaplinka, palaikanti vienalaikį nitrifikaciją/denitrifikaciją/fosforo išsiskyrimą.

• Subrendusios bakterijos: 100–500 μm, pasižymi geromis nusėdimo savybėmis ir dideliu aktyvumu.

1. Organinių medžiagų skilimas

• Didelis specifinis paviršiaus plotas: Adsorbcija + ištirpusių/koloidinių organinių medžiagų skaidymas, 5–10 kartų efektyvesnis už laisvąsias bakterijas.

• Sinergetinė medžiagų apykaita: Aerobinės bakterijos skaido lengvai skaidomas ChDS, anaerobinės bakterijos skaido nepalankias medžiagas, mineralizacija → CO₂ + H₂O.

• Pavyzdys: komunalinių nuotekų BDS5 pašalinimo greitis yra 80–95%, daugiausia dėl flokų.

2. Labai efektyvi adsorbcija

• Suspenduotų kietųjų dalelių (SS), sunkiųjų metalų, dažiklių ir organinių medžiagų pėdsakų adsorbcija.

• Mechanizmas: EPS hidroksilo/karboksilo/amino grupės sudaro daug adsorbcijos vietų; po adsorbcijos, sodrinimo → skilimo/nusodinimo.

3. Dumblo-vandens atskyrimas

• Floko tankis ≈ 1,02–1,05 g/cm³, lengvai nusėda veikiant gravitacijai (antrinis sedimentacijos rezervuaras).

• Puikūs flokai: SV30=20–30%, SVI=50–150 mL/g, greitai nusėda, skaidrios nuotekos.

• Atsipalaidavę / pasenę flokai → dumblo sutankinimas → drumstos nuotekos, dumblo nuostoliai.

4. Apsauga ir atsparumas stresui

• Anti-fagocitozė: dėl EPS kapsuliavimo pirmuoniams sunku juos grobti, todėl išlaikoma stabili biomasė.

• Atsparumas toksiškumui: EPS adsorbuoja/buferuoja toksines medžiagas (sunkiuosius metalus, fenolius, cianidus), apsaugodamas bakterijų ląsteles.

• Atsparumas smūgiams: vidinė mikroaplinka išlieka stabili esant pH / temperatūros / apkrovos svyravimams, užtikrinant stiprų atsparumą smūgiams.

5. Azoto ir fosforo šalinimas

• Nitrifikacija: Nitrifikuojančios bakterijos paviršinėje aerobinėje zonoje paverčia NH₄⁺ į NO₃⁻.

• Denitrifikacija: Denitrifikuojančios bakterijos vidinėje anoksinėje zonoje paverčia NO3⁻ į N₂ (azoto pašalinimas).

• Fosforo pašalinimas: polifosfatą{0}}akumuliuojančios bakterijos aerobiškai sugeria fosforą ir anaerobiškai išskiria fosforą, o likutinis dumblas – fosforą.

6. Ekologinis stabilumas

• Floke susidaro bakterijų / grybų / pirmuonių / metazojų mitybos grandinė, stabdanti pernelyg didelį siūlinių bakterijų augimą ir užkertanti kelią dumblo kaupimuisi.

• Pirmuonys (Vorticella/rotifers) tarnauja kaip indikatoriniai organizmai: Daugiau Vorticella → geresnis floko aktyvumas ir skaidresnės nuotekos.

• Geri flokai: šviesiai geltoni/skaidri, kompaktiška struktūra, tvarkingi kraštai, vienodo dydžio, greitai nusėda, skaidrus supernatantas.

• Blogi flokai: tamsi spalva, laisva struktūra, neryškūs kraštai, daug smulkių fragmentų, lėtas nusėdimas, drumstas supernatantas.

• Mikroskopinis tyrimas: Stebėkite 400 kartų padidinus; dideli, tankūs pulkai su daugybe sūkurių yra pranašesni.

• Ištirpusis deguonis (DO): 2–4 mg/L (per didelis → birios masės; per mažas → pajuodavimas ir nemalonus kvapas). • Maistinių medžiagų santykis: C:N:P=100:5:1 (azoto trūkumas → gijinių bakterijų susikaupimas; Fosforo trūkumas → birūs pūkai).

• pH: 6,5–7,5 (Per rūgštus → irimas; Per daug šarminis → senėjimas).

• Temperatūra: 20–35 laipsniai (Žema temperatūra → lėtas augimas, birūs pūkai).

• Dumblo sulaikymo laikas (SRT): 5–15 dienų (Per trumpas → daug naujų pūslelių, prastas nusėdimas; Per ilgas → senėjimas, mažas aktyvumas).

Flokai yra biologinio nuotekų valymo „širdis“: susidaro susikaupus zoogloea ir EPS (tarpląsteliniams mikroorganizmams), pagrindinės jų funkcijos yra adsorbcija, degradacija, nusėdimas ir atsparumas stresui; jų kiekis, dydis ir struktūra tiesiogiai lemia nuotekų kokybę ir sistemos stabilumą. Kontroliuojant DO, maistines medžiagas, pH, temperatūrą ir dumblo amžių eksploatacijos metu galima išlaikyti aukštos{1}}kokybiškus, kompaktiškos struktūros, didelio aktyvumo ir gero nusėdimo flokus.