Milyen tényezők befolyásolják a bakteriális pelyhek kialakulását?

A bakteriális pelyhek viszkózus pelyhek, amelyek a baktériumok és az általuk kiválasztott extracelluláris polimer anyagok (EPS) eleveniszapon/biofilmen belüli aggregációjával képződnek; a biológiai szennyvízkezelés alapvető funkcionális egységét alkotják.

• Magbaktériumok: *Zoogloea*, *Pseudomonas*, *Flavobacterium* stb.

• Megjelenés: Az újonnan képződött pelyhek színtelenek és átlátszóak, tömör szerkezetűek; az érett pelyhek sárgás{0}}barnák és pelyhesek; kiöregedett pelyhek sötét színűek és lazák.

• Méret: több tíz-száz mikrométer, hálós/elágazó/gömb/gomba{0}}alakú.

1. Alap: Az EPS bakteriális szekréciója (kulcs "ragasztó")

• Összetétel: Poliszacharidok (70-80%) + fehérjék + kis mennyiségű nukleinsav/lipid.

• Funkció: Baktériumsejteket kapszuláz, egymáshoz tapad, és hálós vázat alkot.

• Kiváltás: Megfelelő tápanyag, aerob körülmények és megfelelő pH (6,5-7,5)/hőmérséklet (20-35 fok) mellett kiterjedt szekréció megy végbe.

2. Aggregáció: A tapadás és az áthidalás mikroflokokat képez.

• A homobiotikumok kapszulákon/nyálkarétegeken keresztül tapadnak meg; A heterobiotikumok EPS hálózaton keresztül kapcsolódnak egymáshoz.

• Töltéssemlegesítés: A baktérium felszíne negatív töltést hordoz; kationok (Ca²⁺/Mg²⁺) semlegesítik a töltést, elősegítve az aggregációt.

• Eredmény: 10-50 μm-es mikroflokok képződése.

3. Érés: A mikroflokok aggregálódnak, bakteriális pelyhekké fejlődnek.

• A mikroflokok továbbra is adszorbeálják a baktériumokat, szerves anyagokat és lebegő részecskéket, növekszik a méret és a sűrűség.

• Belsőleg aerob → anoxikus → anaerob mikrokörnyezet alakul ki, amely támogatja az egyidejű nitrifikációt/denitrifikációt/foszforleadást.

• Érett bakteriális pelyhek: 100-500 μm, jó ülepedési tulajdonságokkal és nagy aktivitással.

1. Szerves anyagok lebomlása

• Nagy fajlagos felület: Adszorpció + oldott/kolloid szerves anyagok lebontása, 5-10-szer hatékonyabb, mint a szabad baktériumok.

• Szinergikus anyagcsere: Az aerob baktériumok lebontják a könnyen lebontható KOI-t, az anaerob baktériumok lebontják a renitens anyagokat, mineralizáció → CO₂ + H2O.

• Példa: A települési szennyvíz BOD5 eltávolítási aránya 80-95%, főként a pelyhek miatt.

2. Nagyon hatékony adszorpció

• Lebegő szilárd anyagok (SS), nehézfémek, színezékek és nyomokban lévő szerves anyagok adszorpciója.

• Mechanizmus: Az EPS hidroxil/karboxil/amino csoportjai számos adszorpciós helyet biztosítanak; adszorpció, dúsítás → lebomlás/kicsapódás után.

3. Iszap-Vízleválasztás

• Pehelysűrűség ≈ 1,02–1,05 g/cm³, könnyen ülepedik a gravitáció hatására (másodlagos ülepítő tartály).

• Kiváló pelyhek: SV30=20–30%, SVI=50–150 mL/g, gyors ülepedés, tiszta szennyvíz.

• Laza/öreg pelyhek → iszaptömeget → zavaros szennyvíz, iszapveszteség.

4. Védelem és stresszállóság

• Anti-fagocitózis: Az EPS kapszulázása megnehezíti a protozoonok számára a zsákmányolást, stabil biomasszát fenntartva.

• Toxicitásállóság: Az EPS adszorbeálja/puffereli a mérgező anyagokat (nehézfémek, fenolok, cianidok), védve a baktériumsejteket.

• Ütésállóság: A belső mikrokörnyezet stabil marad pH/hőmérséklet/terhelés ingadozása mellett, erős ütésállóságot biztosítva.

5. Nitrogén és foszfor eltávolítása

• Nitrifikáció: A felszíni aerob zónában található nitrifikáló baktériumok az NH₄⁺-t NO3⁻-má alakítják.

• Denitrifikáció: A denitrifikáló baktériumok a belső anoxikus zónában NO3⁻-t N2-vé alakítanak (nitrogén eltávolítás).

• Foszforeltávolítás: A polifoszfát{0}}felhalmozódó baktériumok aerob módon felszívják a foszfort, és anaerob módon foszfort szabadítanak fel, míg a maradék iszap foszfort bocsát ki.

6. Ökológiai stabilitás

• A baktériumokból/gombákból/protozoákból/metazoákból álló tápláléklánc képződik a pelyhben, gátolja a fonalas baktériumok túlzott szaporodását és megakadályozza az iszap tömegesedését.

• A protozoonok (Vorticella/rotifers) indikátorszervezetként szolgálnak: Több Vorticella → jobb pelyhesedés és tisztább kifolyóvíz.

• Jó pelyhek: világossárga/átlátszó, kompakt szerkezet, tiszta élek, egyenletes méretű, gyorsan ülepedő, tiszta felülúszó.

• Gyenge pelyhek: Sötét szín, laza szerkezet, elmosódott élek, sok apró töredék, lassú ülepedés, zavaros felülúszó.

• Mikroszkópos vizsgálat: 400-szoros nagyítással figyelje meg; nagy, sűrű pelyhek sok Vorticellával jobbak.

• Oldott oxigén (DO): 2–4 mg/L (túl magas → laza pelyhek; túl alacsony → elfeketedés és kellemetlen szag). • Tápanyagarány: C:N:P=100:5:1 (Nitrogénhiány → fonalas baktériumok tömegesedése; Foszforhiány → laza pelyhek).

• pH: 6,5–7,5 (túl savas → szétesés; túl lúgos → öregedés).

• Hőmérséklet: 20-35 fok (alacsony hőmérséklet → lassú növekedés, laza pelyhek).

• Iszaptartási idő (SRT): 5-15 nap (túl rövid → sok új pelyhek, rossz ülepedés; túl hosszú → öregedés, alacsony aktivitás).

A pelyhek a biológiai szennyvíztisztítás "szíve": a zoogloea és az EPS (extracelluláris mikroorganizmusok) aggregációjából jönnek létre, fő funkciójuk az adszorpció, a lebontás, az ülepedés és a stresszállóság; mennyiségük, méretük és szerkezetük közvetlenül meghatározza a szennyvíz minőségét és a rendszer stabilitását. A DO, a tápanyagok, a pH, a hőmérséklet és az iszap korának működés közbeni szabályozásával jó minőségű pelyhek tarthatók- kompakt szerkezettel, nagy aktivitással és jó ülepedéssel.