Vilka faktorer påverkar bildandet av bakterieflockar?

Bakterieflockar är trögflytande flockar som bildas genom aggregation av bakterier och deras utsöndrade extracellulära polymera substanser (EPS) i aktiverat slam/biofilm; de är en central funktionell enhet inom biologisk rening av avloppsvatten.

• Kärnbakterier: *Zoogloea*, *Pseudomonas*, *Flavobacterium* osv.

• Utseende: Nybildade flockar är färglösa och transparenta med en kompakt struktur; mogna flockar är gulaktiga-bruna och flockiga; åldrade flockar är mörka till färgen och lösa.

• Storlek: Tio till hundratals mikrometer, nätformad/grenad/sfärisk/svamp-formad.

1. Grund: bakteriell utsöndring av EPS (nyckel "adhesiv")

• Sammansättning: Polysackarider (70–80%) + proteiner + små mängder nukleinsyror/lipider.

• Funktion: Kapslar in bakterieceller, fäster vid varandra och bildar en retikulerad ram.

• Utlösande: Omfattande utsöndring sker under tillräckliga näringsämnen, aeroba förhållanden och lämpligt pH (6,5–7,5)/temperatur (20–35 grader).

2. Aggregation: Vidhäftning och bryggbildning bildar mikroflockar.

• Homobiotika fäster via kapslar/slemlager; heterobiotika ansluter via ett EPS-nätverk.

• Laddningsneutralisering: Bakterieytan bär en negativ laddning; katjoner (Ca²⁺/Mg²⁺) neutraliserar laddningen, vilket främjar aggregation.

• Resultat: Bildning av 10–50 μm mikroflockar.

3. Mognad: Mikroflockar aggregerar och utvecklas till bakterieflockar.

• Mikroflockar fortsätter att adsorbera bakterier, organiskt material och suspenderade partiklar och ökar i storlek och densitet.

• En aerob → anoxisk → anaerob mikromiljö bildas internt, vilket stöder samtidig nitrifikation/denitrifikation/fosforfrisättning.

• Mogna bakterieflockar: 100–500 μm, med goda sedimenterande egenskaper och hög aktivitet.

1. Nedbrytning av organiskt material

• Hög specifik yta: Adsorption + nedbrytning av löst/kolloidalt organiskt material, 5–10 gånger effektivare än fria bakterier.

• Synergistisk metabolism: Aeroba bakterier sönderdelas lättnedbrytbar COD, anaeroba bakterier bryter ned motsträviga ämnen, mineralisering → CO₂ + H₂O.

• Exempel: BOD5-avskiljningsgraden för kommunalt avloppsvatten är 80–95 %, främst på grund av flockar.

2. Mycket effektiv adsorption

• Adsorption av suspenderade ämnen (SS), tungmetaller, färgämnen och spårorganiska ämnen.

• Mekanism: Hydroxyl/karboxyl/aminogrupperna i EPS tillhandahåller många adsorptionsställen; efter adsorption, anrikning → nedbrytning/fällning.

3. Slam-Vattenavskiljning

• Flockdensitet ≈ 1,02–1,05 g/cm³, sedimenterar lätt genom gravitationen (sekundär sedimentationstank).

• Utmärkta flockar: SV30=20–30 %, SVI=50–150 mL/g, snabb sedimentering, klart avloppsvatten.

• Lösa/åldrade flockar → slambulkning → grumligt avloppsvatten, slamförlust.

4. Skydd och stresstålighet

• Anti-fagocytos: EPS-inkapsling gör det svårt för protozoer att förtära dem, vilket bibehåller stabil biomassa.

• Toxicitetsbeständighet: EPS adsorberar/buffrar giftiga ämnen (tungmetaller, fenoler, cyanider), vilket skyddar bakteriecellerna.

• Stötmotstånd: Den interna mikromiljön förblir stabil under pH/temperatur/belastningsfluktuationer, vilket ger stark stöttålighet.

5. Avlägsnande av kväve och fosfor

• Nitrifikation: Nitrifierande bakterier i den ytaeroba zonen omvandlar NH₄⁺ till NO₃⁻.

• Denitrifiering: Denitrifierande bakterier i den inre anoxiska zonen omvandlar NO3⁻ till N₂ (kväveborttagning).

• Fosforavlägsnande: Polyfosfat-ackumulerande bakterier absorberar aerobt fosfor och släpper anaerobt ut fosfor, medan kvarvarande slam släpper ut fosfor.

6. Ekologisk stabilitet

• En näringskedja av bakterier/svampar/protozoer/metazoer bildas i flocken, vilket hämmar överdriven tillväxt av trådformiga bakterier och förhindrar att slam bultar.

• Protozoer (Vorticella/rotifers) fungerar som indikatororganismer: Mer Vorticella → bättre flockaktivitet och tydligare avloppsvatten.

• Bra flockar: Ljusgul/transparent, kompakt struktur, snygga kanter, enhetlig storlek, snabb avsättning, klar supernatant.

• Dåliga flockar: Mörk färg, lös struktur, suddiga kanter, många små fragment, långsam sedimentering, grumlig supernatant.

• Mikroskopisk undersökning: observera vid 400x förstoring; stora, täta flockar med många Vorticella är överlägsna.

• Upplöst syre (DO): 2–4 mg/L (för hög → lösa flockar; för låg → svärtning och dålig lukt). • Näringsförhållande: C:N:P=100:5:1 (Kvävebrist → filamentösa bakterier bulkande; Fosforbrist → lösa flockar).

• pH: 6,5–7,5 (För surt → sönderfall; För alkaliskt → åldrande).

• Temperatur: 20–35 grader (Låg temperatur → långsam tillväxt, lösa flockar).

• Slamretentionstid (SRT): 5–15 dagar (för kort → många nya flockar, dålig sedimentering; för lång → åldrande, låg aktivitet).

Flockar är "hjärtat" i biologisk rening av avloppsvatten: bildas av aggregering av zoogloea och EPS (extracellulära mikroorganismer), deras kärnfunktioner är adsorption, nedbrytning, sedimentering och stressbeständighet; deras kvantitet, storlek och struktur bestämmer direkt avloppskvaliteten och systemets stabilitet. Att kontrollera DO, näringsämnen, pH, temperatur och slammets ålder under drift kan bibehålla flockar av hög-kvalitet med kompakt struktur, hög aktivitet och bra sedimentering.