Het principe van bacteriële verwijdering van organisch materiaal

Heterotrofe bacteriën gebruiken organische CZV/BZV-verontreinigende stoffen in afvalwater als koolstof- en energiebronnen en ontbinden deze onder aerobe/anaerobe omstandigheden. Bij het proces zijn grote moleculen → kleine moleculen → CO₂, water, methaan en bacterieel slib betrokken, waardoor verontreinigende stoffen uit het water worden verwijderd.

1. Extracellulaire hydrolyse (voorbehandeling van macromoleculen)

Grote moleculen zoals zetmeel, oliën, eiwitten en cellulose in afvalwater kunnen het celmembraan niet binnendringen. Bacteriën scheiden extracellulaire enzymen af ​​(amylase, protease, lipase):

• Eiwitten → Aminozuren

• Polysachariden → Glucose

• Oliën → Glycerol + Vetzuren Alleen wanneer grote moleculen worden omgezet in oplosbare kleine organische moleculen kunnen ze door bacteriën worden opgenomen.

2. Transmembraan actief transport (binnenkomst in de cel)

Kleine organische moleculen zijn afhankelijk van dragereiwitten en verbruiken actief energie om het celmembraan te passeren en het cytoplasma binnen te dringen.

3. Intracellulair biochemisch metabolisme (kernafbraak, onderverdeeld in aëroob/anaëroob)

(1) Aërobe bacteriën (actiefslib, aërobe tank, MBR)

Aërobe ademhaling: O₂ werkt als een elektronenacceptor

1. Glycolyse: Organische stof → pyruvaat, een kleine hoeveelheid ATP

2. Tricarbonzuurcyclus (TCA): volledige oxidatieve ontleding

3. Elektronentransportketen: O₂ combineert met H om H₂O te genereren
Eindproduct: CO₂ + H₂O + nieuwe bacteriën (proliferatie, vorming van overtollig slib)
Het meeste gemeentelijke afvalwater is afhankelijk van aerobe bacteriën om BZV te verwijderen.

(2) Anaerobe bacteriën (anaerobe tank, hydrolyseverzuring, UASB)

Geen moleculaire zuurstof; CO₃²⁻/organische stof is de elektronenacceptor en het proces verloopt in drie fasen:

1. Hydrolytisch zuur-producerende bacteriën: kleine moleculen → Vluchtige vetzuren (VFA) (azijnzuur, propionzuur)

2. Waterstof-producerende azijnzuur-producerende bacteriën: VFA met lange- keten → Azijnzuur + H₂/CO₂

3. Methanogene bacteriën: Azijnzuur/H₂ + CO₂ → CH₄ + CO₂ Eindproducten: Methaan + Kooldioxide + een kleine hoeveelheid bacteriecellen. Hooggeconcentreerde afvalwater- en slibvergisting is afhankelijk van anaerobe afbraak.

(3) Anaërobe denitrificerende bacteriën (A/O anoxische sectie)

Met NO3- in plaats van O₂ als elektronenacceptor breken ze organisch materiaal af en verwijderen ze tegelijkertijd nitraatstikstof → N₂:
Organische stof + NO3- → CO2 + N2↑ + H2O
Toepassing: Denitrificatieproces van afvalwater

1. Mineralisatie (ongeveer 70%): Volledig afgebroken tot CO₂, H₂O en CH₄, en worden gassen die het waterlichaam verlaten;

2. Assimilatie en synthese (20%~30%): Organisch materiaal synthetiseert nieuwe bacteriecellen en wordt actief slib/overtollig slib, dat uit het water wordt verwijderd door middel van slib-waterafscheiding in de secundaire sedimentatietank;

3. Kleine hoeveelheid: Resterende tussenproducten.

• Aërobe: DO=2~3 mg/L, pH 6,5~8,5, geschikte temperatuur 20~35 graden;

• Anaëroob: strikt anaëroob, pH 6,8~7,5, methanogenen gedijen bij 30~38 graden;

• Nutriëntenverhouding: BZV:N:P ≈ 100:5:1, bacteriën met een tekort aan stikstof en fosfor kunnen niet groeien en de afbraak wordt belemmerd.