A szerves anyagok baktériumok eltávolításának elve

A heterotróf baktériumok a szennyvízben lévő KOI/BOD szerves szennyező anyagokat szén- és energiaforrásként hasznosítják, aerob/anaerob körülmények között lebontva azokat. A folyamatban nagy molekulák → kis molekulák → CO₂, víz, metán és bakteriális iszap vesznek részt, így eltávolítják a szennyező anyagokat a vízből.

1. Extracelluláris hidrolízis (makromolekula előkezelés)

A szennyvízben lévő nagy molekulák, például keményítő, olajok, fehérjék és cellulóz nem tudnak áthatolni a sejtmembránon. A baktériumok extracelluláris enzimeket (amiláz, proteáz, lipáz) választanak ki:

• Fehérjék → Aminosavak

• Poliszacharidok → Glükóz

• Olajok → Glicerin + Zsírsavak Csak akkor tudják felszívni a baktériumok, ha a nagy molekulák oldható kis szerves molekulákká alakulnak.

2. Transzmembrán aktív transzport (belépés a sejtbe)

A kisméretű szerves molekulák hordozófehérjékre támaszkodnak, és aktívan fogyasztanak energiát a sejtmembránon való átjutáshoz és a citoplazmába való bejutáshoz.

3. Intracelluláris biokémiai anyagcsere (a mag lebomlása, aerob/anaerob részre osztva)

(1) Aerob baktériumok (aktív iszap, aerob tartály, MBR)

Aerob légzés: Az O₂ elektronakceptorként működik

1. Glikolízis: Szerves anyag → piruvát, kis mennyiségű ATP

2. Trikarbonsav ciklus (TCA): teljes oxidatív bomlás

3. Elektrontranszport lánc: O₂ egyesül H₂O-val
Végtermék: CO₂ + H2O + új baktériumok (szaporodás, felesleges iszapképződés)
A legtöbb települési szennyvíz aerob baktériumokra támaszkodik a BOD eltávolításához.

(2) Anaerob baktériumok (anaerob tartály, hidrolízis savanyítás, UASB)

Nincs molekuláris oxigén; A CO32⁻/szerves anyag az elektronakceptor, és a folyamat három szakaszban megy végbe:

1. Hidrolitsavat{1}}termelő baktériumok: kis molekulák → illékony zsírsavak (VFA) (ecetsav, propionsav)

2. Hidrogén-termelő ecetsavat-termelő baktériumok: hosszú-láncú VFA → Ecetsav + H₂/CO₂

3. Metanogén baktériumok: Ecetsav/H₂ + CO2 → CH4 + CO₂ Végtermékek: Metán + Szén-dioxid + kis mennyiségű baktériumsejt. A nagy-koncentrációjú szennyvíz- és iszapfeltárás az anaerob lebomláson alapul.

(3) Anaerob denitrifikáló baktériumok (A/O anoxikus szekció)

Az O2 helyett NO3-ot használva elektronakceptorként, lebontják a szerves anyagokat, miközben eltávolítják a nitrát nitrogént → N₂:
Szerves anyag + NO3- → CO2 + N2↑ + H2O
Alkalmazás: Szennyvíz denitrifikációs eljárás

1. Mineralizáció (körülbelül 70%): Teljesen lebomlik CO₂-ra, H2O-ra és CH4-re, gázokká alakulva, amelyek elhagyják a víztestet;

2. Asszimiláció és szintézis (20% ~ 30%): A szerves anyagok új baktériumsejteket szintetizálnak, így eleveniszapos/felesleges iszap lesz, amelyet a másodlagos ülepítő tartályban az iszap-vízleválasztással távolítanak el a vízből;

3. Kis mennyiség: Maradék köztes termékek.

• Aerob: DO=2~3 mg/L, pH 6,5-8,5, megfelelő hőmérséklet 20-35 fok;

• Anaerob: Szigorúan anaerob, pH 6,8-7,5, a metanogének 30-38 fokon fejlődnek;

• Tápanyagarány: BOI:N:P ≈ 100:5:1, a nitrogén- és foszforhiányos baktériumok nem tudnak szaporodni és a lebomlás is károsodik.