Millised tegurid mõjutavad bakteriflokkide teket?

Bakteriflokid on viskoossed helbed, mis moodustuvad bakterite ja nende sekreteeritud ekstratsellulaarsete polümeersete ainete (EPS) agregatsioonil aktiivmudas/biokiles; need on bioloogilise reoveepuhastuse peamine funktsionaalne üksus.

• Tuumbakterid: *Zoogloea*, *Pseudomonas*, *Flavobacterium* jne.

• Välimus: vastloodud helbed on värvitud ja läbipaistvad ning kompaktse struktuuriga; küpsed helbed on kollakad{0}}pruunid ja helbevad; vananenud flokud on tumedat värvi ja lahtised.

• Suurus: kümneid kuni sadu mikromeetreid, võrkjas/hargnenud/sfääriline/seenekujuline{0}}.

1. Alus: EPS-i bakteriaalne sekretsioon (võti "liim")

• Koostis: Polüsahhariidid (70–80%) + valgud + vähesel määral nukleiinhappeid/lipiide.

• Funktsioon: kapseldab bakterirakud, kleepub üksteise külge ja moodustab võrkkesta karkassi.

• Käivitamine: Laialdane sekretsioon toimub piisavate toitainete, aeroobsete tingimuste ja sobiva pH (6,5–7,5)/temperatuuri (20–35 kraadi) korral.

2. Agregatsioon: Adhesioon ja sild moodustavad mikroflooke.

• Homobiootikumid kleepuvad kapslite/limakihtide kaudu; heterobiootikumid ühendavad EPS-võrgu kaudu.

• Laengu neutraliseerimine: bakteri pind kannab negatiivset laengut; katioonid (Ca²⁺/Mg²⁺) neutraliseerivad laengu, soodustades agregatsiooni.

• Tulemus: 10–50 μm mikroflokkide moodustumine.

3. Küpsemine: Mikroflokid agregeeruvad, arenedes bakterifloks.

• Mikroflokid jätkavad bakterite, orgaanilise aine ja hõljuvate osakeste adsorbeerimist, suurendades nende suurust ja tihedust.

• Sisemiselt moodustub aeroobne → anoksiline → anaeroobne mikrokeskkond, mis toetab samaaegset nitrifikatsiooni/denitrifikatsiooni/fosfori vabanemist.

• Küpsed bakteriflokid: 100–500 μm, heade settimisomadustega ja suure aktiivsusega.

1. Orgaanilise aine lagunemine

• Suur eripind: Adsorptsioon + lahustunud/kolloidse orgaanilise aine lagunemine, 5–10 korda tõhusam kui vabad bakterid.

• Sünergistlik ainevahetus: Aeroobsed bakterid lagundavad kergesti lagunevat KHT, anaeroobsed bakterid lagundavad tõrksaid aineid, mineraliseerumine → CO₂ + H₂O.

• Näide: olmereovee BOD5 eemaldamise määr on 80–95%, peamiselt flokide tõttu.

2. Väga tõhus adsorptsioon

• hõljuvate ainete (SS), raskmetallide, värvainete ja orgaanilise aine jälgede adsorptsioon.

• Mehhanism: EPS-i hüdroksüül-/karboksüül-/aminorühmad pakuvad arvukalt adsorptsioonikohti; pärast adsorptsiooni, rikastamist → lagunemine/sadestamine.

3. Muda-vee eraldamine

• Floki tihedus ≈ 1,02–1,05 g/cm³, settib kergesti raskusjõu toimel (sekundaarne settepaak).

• Suurepärased flokud: SV30=20–30%, SVI=50–150 ml/g, kiiresti settiv, selge heitvesi.

• Lahtised/vananenud helbed → muda mahutamine → hägune heitvesi, mudakadu.

4. Kaitse ja stressitaluvus

• Anti-fagotsütoos: EPS-i kapseldumine raskendab algloomadel nende saagiks saamist, säilitades stabiilse biomassi.

• Toksilisusekindlus: EPS adsorbeerib/puhverdab mürgiseid aineid (raskmetallid, fenoolid, tsüaniidid), kaitstes bakterirakke.

• Löögikindlus: sisemine mikrokeskkond jääb pH/temperatuuri/koormuse kõikumiste korral stabiilseks, tagades tugeva löögikindluse.

5. Lämmastiku ja fosfori eemaldamine

• Nitrifikatsioon: Nitrifitseerivad bakterid pinnaaeroobses tsoonis muudavad NH₄⁺ NO₃⁻-ks.

• Denitrifikatsioon: denitrifitseerivad bakterid sisemises anoksilises tsoonis muudavad NO3⁻ N2-ks (lämmastiku eemaldamine).

• Fosfori eemaldamine: polüfosfaati{0}}akumuleeruvad bakterid absorbeerivad aeroobselt fosforit ja vabastavad anaeroobselt fosforit, jääkmuda aga väljutab fosforit.

6. Ökoloogiline stabiilsus

• Floki sees moodustub bakteritest/seentest/algloomadest/metaloomadest koosnev toiduahel, mis pärsib niitjate bakterite liigset kasvu ja takistab muda kogunemist.

• Indikaatororganismidena toimivad algloomad (Vorticella/rotifers): Rohkem Vorticellat → parem helvete aktiivsus ja selgem heitvesi.

• Head flokud: helekollane/läbipaistev, kompaktne struktuur, korralikud servad, ühtlane suurus, kiiresti settiv, selge supernatant.

• Kehvad flokud: tume värv, lahtine struktuur, ähmased servad, palju väikseid fragmente, aeglane settimine, hägune supernatant.

• Mikroskoopiline uurimine: jälgige 400-kordse suurendusega; Suured, tihedad helbed, millel on palju Vorticellasid, on paremad.

• Lahustatud hapnik (DO): 2–4 mg/L (liiga kõrge → lahtised helbed; liiga madal → tumenemine ja ebameeldiv lõhn). • Toitainete suhe: C:N:P=100:5:1 (lämmastikupuudus → filamentsed bakterid, fosforipuudus → lahtised helbed).

• pH: 6,5–7,5 (Liiga happeline → lagunemine; Liiga aluseline → vananemine).

• Temperatuur: 20–35 kraadi (Madal temperatuur → aeglane kasv, lahtised helbed).

• Muda retentsiooniaeg (SRT): 5–15 päeva (liiga lühike → palju uusi flokke, halb settimine; Liiga pikk → vananemine, madal aktiivsus).

Flokud on bioloogilise reoveepuhastuse "süda": moodustuvad zoogloea ja EPS (rakuvälised mikroorganismid) liitmisel, nende põhifunktsioonid on adsorptsioon, lagunemine, settimine ja stressiresistentsus; nende kogus, suurus ja struktuur määravad otseselt heitvee kvaliteedi ja süsteemi stabiilsuse. DO, toitainete, pH, temperatuuri ja muda vanuse kontrollimine töö ajal võib säilitada kvaliteetseid flokke, millel on kompaktne struktuur, kõrge aktiivsus ja hea settimine.