Који фактори утичу на формирање бактеријских флокула?

Бактеријске флокуле су вискозне флокуле настале агрегацијом бактерија и њихових излучених екстрацелуларних полимерних супстанци (ЕПС) унутар активног муља/биофилма; они су основна функционална јединица у биолошком третману отпадних вода.

• Цоре Бацтериа: *Зооглоеа*, *Псеудомонас*, *Флавобацтериум*, итд.

• Изглед: Новоформиране флокуле су безбојне и провидне са компактном структуром; зреле јастучиће су жућкасто-смеђе и флокулантне; остарели јастуци су тамне боје и растресити.

• Величина: десетине до стотине микрометара, мрежастог/разгранатог/сферног/печурка-облика.

1. Основа: Бактеријска секреција ЕПС-а (кључни "лепак")

• Састав: Полисахариди (70–80%) + протеини + мале количине нуклеинских киселина/липида.

• Функција: Инкапсулира бактеријске ћелије, пријања једна за другу и формира мрежасти оквир.

• Окидање: До екстензивне секреције долази под адекватним хранљивим материјама, аеробним условима и одговарајућим пХ (6,5–7,5)/температуром (20–35 степени).

2. Агрегација: Адхезија и премошћавање формирају микрофлокуле.

• Хомобиотици се пријањају преко капсула/слојева слузи; хетеробиотици се повезују преко ЕПС мреже.

• Неутрализација наелектрисања: површина бактерије носи негативно наелектрисање; катјони (Ца²⁺/Мг²⁺) неутралишу наелектрисање, промовишући агрегацију.

• Резултат: Формирање микрофлока од 10–50 μм.

3. Сазревање: микрофлоки се накупљају, развијајући се у бактеријске флокуле.

• Микрофлокс наставља да адсорбује бактерије, органску материју и суспендоване честице, повећавајући величину и густину.

• Унутрашње се формира аеробно → аноксично → анаеробно микроокружење, подржавајући истовремену нитрификацију/денитрификацију/ослобађање фосфора.

• Зреле бактеријске флокуле: 100–500 μм, са добрим својствима таложења и високом активношћу.

1. Деградација органске материје

• Висока специфична површина: Адсорпција + деградација растворене/колоидне органске материје, 5-10 пута ефикаснија од слободних бактерија.

• Синергистички метаболизам: Аеробне бактерије разграђују лако разградиве ЦОД, анаеробне бактерије разграђују непослушне супстанце, минерализација → ЦО₂ + Х2О.

• Пример: Брзина уклањања БПК5 из комуналних отпадних вода је 80–95%, углавном због флокула.

2. Високо ефикасна Адсорпција

• Адсорпција суспендованих чврстих материја (СС), тешких метала, боја и органских материја у траговима.

• Механизам: хидроксил/карбоксил/амино групе ЕПС-а обезбеђују бројна места адсорпције; после адсорпције, обогаћивање → разградња/таложење.

3. Муљ-Одвајање воде

• Густина флока ≈ 1,02–1,05 г/цм³, лако се таложи гравитацијом (секундарни таложник).

• Одличне флокуле: СВ30=20–30%, СВИ=50–150 мЛ/г, брзо таложење, чист ефлуент.

• Лабаве/остареле флокуле → накупљање муља → замућени ефлуент, губитак муља.

4. Заштита и отпорност на стрес

• Анти-фагоцитоза: ЕПС инкапсулација отежава протозоама да их плене, одржавајући стабилну биомасу.

• Отпорност на токсичност: ЕПС адсорбује/пуферује токсичне супстанце (тешки метали, феноли, цијаниди), штитећи бактеријске ћелије.

• Отпорност на ударце: Унутрашње микроокружење остаје стабилно под флуктуацијама пХ/температуре/оптерећења, пружајући снажну отпорност на ударце.

5. Уклањање азота и фосфора

• Нитрификација: Нитрификујуће бактерије у површинској аеробној зони претварају НХ₄⁺ у НО₃⁻.

• Денитрификација: Денитрифицирајуће бактерије у унутрашњој аноксичној зони претварају НО₃⁻ у Н₂ (уклањање азота).

• Уклањање фосфора: Бактерије које акумулирају полифосфате-аеробно апсорбују фосфор и анаеробно ослобађају фосфор, док заостали муљ испушта фосфор.

6. Еколошка стабилност

• Ланац исхране бактерија/гљивица/протозоа/метазоа формира се унутар флокула, инхибирајући прекомерни раст филаментозних бактерија и спречавајући накупљање муља.

• Протозое (Вортицелла/ротиферс) служе као индикаторски организми: Више Вортицелла → боља активност флока и чистији ефлуент.

• Добро флоцс: светло жута/провидна, компактна структура, уредне ивице, уједначена величина, брзо таложење, бистар супернатант.

• Лоше флоке: тамна боја, лабава структура, замућене ивице, много малих фрагмената, споро таложење, замућен супернатант.

• Микроскопско испитивање: Посматрајте при увећању од 400к; велике, густе јастучиће са много Вортицелла су супериорне.

• Растворени кисеоник (ДО): 2–4 мг/Л (Превисока → лабави комадићи; прениска → поцрњење и непријатан мирис). • Однос хранљивих материја: Ц:Н:П=100:5:1 (недостатак азота → нагомилавање филаментозних бактерија; недостатак фосфора → лабаве флокуле).

• пХ: 6,5–7,5 (Превише кисело → дезинтеграција; Превише алкално → старење).

• Температура: 20–35 степени (ниска температура → спор раст, лабаве јастучиће).

• Време задржавања муља (СРТ): 5–15 дана (Прекратко → много нових грудвица, слабо таложење; Предуго → старење, ниска активност).

Флокови су „срце“ биолошког третмана отпадних вода: формирани су агрегацијом зооглое и ЕПС (екстрацелуларних микроорганизама), њихове основне функције су адсорпција, деградација, таложење и отпорност на стрес; њихова количина, величина и структура директно одређују квалитет ефлуента и стабилност система. Контролисањем ДО, хранљивих материја, пХ, температуре и старости муља током рада може да се одржи висок-квалитетни флокули са компактном структуром, високом активношћу и добрим таложењем.