Які фактори впливають на утворення бактеріальних згустків?

Бактеріальні пластівці – це в’язкі пластівці, утворені агрегацією бактерій і виділених ними позаклітинних полімерних речовин (EPS) в активному мулі/біоплівці; вони є основною функціональною одиницею біологічного очищення стічних вод.

• Основні бактерії: *Zoogloea*, *Pseudomonas*, *Flavobacterium* тощо.

• Зовнішній вигляд: новоутворені пластівці безбарвні та прозорі з компактною структурою; зрілі пластівці мають жовтувато-коричневий колір і утворюються пластівці; старі пластівці темного кольору і пухкі.

• Розмір: від десятків до сотень мікрометрів, сітчастий/розгалужений/сферичний/грибоподібний-.

1. Основа: Бактеріальна секреція EPS (ключ "клейка")

• Склад: полісахариди (70–80%) + білки + невелика кількість нуклеїнових кислот/ліпідів.

• Функція: інкапсулює бактеріальні клітини, прилипає одна до одної та утворює сітчастий каркас.

• Запуск: велика секреція відбувається за наявності достатніх поживних речовин, аеробних умов і відповідного рН (6,5–7,5)/температури (20–35 градусів).

2. Агрегація: Адгезія та перекриття утворюють мікрофлоки.

• Гомобіотики прилипають через капсули/шари слизу; гетеробиотики підключаються через мережу EPS.

• Нейтралізація заряду: поверхня бактерій несе негативний заряд; катіони (Ca²⁺/Mg²⁺) нейтралізують заряд, сприяючи агрегації.

• Результат: Утворення мікрофлок 10–50 мкм.

3. Дозрівання: мікрофлокули збираються, розвиваючись у бактеріальні флокули.

• Мікрофлоки продовжують адсорбувати бактерії, органічні речовини та зважені частинки, збільшуючись у розмірі та щільності.

• Всередині формується аеробне → безкисневе → анаеробне мікросередовище, що підтримує одночасну нітрифікацію/денітрифікацію/вивільнення фосфору.

• Зрілі бактеріальні флокули: 100–500 мкм, з хорошими властивостями осідання та високою активністю.

1. Деградація органічної речовини

• Висока питома поверхня: адсорбція + розкладання розчинених/колоїдних органічних речовин, у 5–10 разів ефективніше, ніж вільні бактерії.

• Синергічний метаболізм: аеробні бактерії розкладають легкорозкладану COD, анаеробні бактерії розкладають стійкі речовини, мінералізація → CO₂ + H₂O.

• Приклад: Рівень видалення БПК5 з муніципальних стічних вод становить 80–95%, головним чином через флок.

2. Високоефективна адсорбція

• Адсорбція зважених твердих речовин (SS), важких металів, барвників і слідів органічних речовин.

• Механізм: гідроксильні/карбоксильні/аміногрупи EPS забезпечують численні сайти адсорбції; після адсорбції, збагачення → деградація/осадження.

3. Осад-відділення води

• Щільність пластівців ≈ 1,02–1,05 г/см³, легко осідає під дією сили тяжіння (вторинний відстійник).

• Чудові пластівці: SV30=20–30%, SVI=50–150 мл/г, швидке осідання, прозорі стоки.

• Пухкі/постарілі пластівці → накопичення осаду → каламутні стічні води, втрата осаду.

4. Захист і стресостійкість

• Анти{0}}фагоцитоз: інкапсуляція EPS ускладнює найпростішим полювати на них, зберігаючи стабільну біомасу.

• Стійкість до токсичності: EPS адсорбує/буферує токсичні речовини (важкі метали, феноли, ціаніди), захищаючи бактеріальні клітини.

• Ударостійкість: внутрішнє мікросередовище залишається стабільним при коливаннях pH/температури/навантаження, забезпечуючи сильну ударостійкість.

5. Видалення азоту та фосфору

• Нітрифікація: нітрифікуючі бактерії в поверхневій аеробній зоні перетворюють NH₄⁺ на NO3⁻.

• Денітрифікація: Денітрифікуючі бактерії у внутрішній безкисневій зоні перетворюють NO₃⁻ на N₂ (видалення азоту).

• Видалення фосфору: поліфосфат-акумулюючі бактерії аеробно поглинають фосфор і анаеробно вивільняють фосфор, тоді як залишковий мул вивільняє фосфор.

6. Екологічна стабільність

• Харчовий ланцюг бактерій/грибів/найпростіших/метазоа утворюється в межах флокула, що пригнічує надмірний ріст ниткоподібних бактерій і запобігає утворенню мулу.

• Найпростіші (Vorticella/коловертки) служать організмами-індикаторами: Більше Vorticella → краща активність пластівців і чистіші стоки.

• Хороші флокули: світло-жовті/прозорі, компактна структура, акуратні краї, однорідний розмір, швидке осідання, прозорий супернатант.

• Погані флокули: темний колір, пухка структура, розмиті краї, багато дрібних фрагментів, повільне осідання, каламутна супернатант.

• Мікроскопічне дослідження: спостерігати при 400-кратному збільшенні; великі, щільні пластівці з багатьма Vorticella краще.

• Розчинений кисень (DO): 2–4 мг/л (надто високий → пухкі пластівці; надто низький → почорніння та неприємний запах). • Співвідношення поживних речовин: C:N:P=100:5:1 (дефіцит азоту → збільшення нитчастих бактерій; дефіцит фосфору → пухкі пластівці).

• pH: 6,5–7,5 (надто кислий → розпад; надто лужний → старіння).

• Температура: 20–35 градусів (Низька температура → повільний ріст, пухке хлоп'я).

• Час утримування мулу (SRT): 5–15 днів (занадто короткий → багато нових пластівців, погане осідання; надто довгий → старіння, низька активність).

Флокули є «серцем» біологічної очистки стічних вод: утворені агрегацією зооглеї та EPS (позаклітинних мікроорганізмів), їхніми основними функціями є адсорбція, деградація, осідання та стійкість до стресу; їх кількість, розмір і структура безпосередньо визначають якість стоків і стабільність системи. Контроль DO, поживних речовин, рН, температури та віку осаду під час роботи може підтримувати високо{1}}якісні пластівці з компактною структурою, високою активністю та хорошим осіданням.