Welke factoren beïnvloeden de vorming van bacteriële vlokken?

Bacteriële vlokken zijn stroperige vlokken die worden gevormd door de aggregatie van bacteriën en hun uitgescheiden extracellulaire polymere stoffen (EPS) in actief slib/biofilm; ze vormen een functionele kerneenheid in de biologische afvalwaterbehandeling.

• Kernbacteriën: *Zoogloea*, *Pseudomonas*, *Flavobacterium*, enz.

• Uiterlijk: Nieuw gevormde vlokken zijn kleurloos en transparant met een compacte structuur; volwassen vlokken zijn geelachtig-bruin en vlokkig; oude vlokken zijn donker van kleur en los.

• Grootte: tientallen tot honderden micrometers, netvormig/vertakt/bolvormig/paddenstoel-vormig.

1. Basis: bacteriële afscheiding van EPS (sleutel "kleefmiddel")

• Samenstelling: Polysachariden (70–80%) + eiwitten + kleine hoeveelheden nucleïnezuren/lipiden.

• Functie: kapselt bacteriële cellen in, hecht zich aan elkaar en vormt een netvormig raamwerk.

• Triggering: Uitgebreide secretie vindt plaats onder adequate voedingsstoffen, aerobe omstandigheden en een geschikte pH (6,5–7,5)/temperatuur (20–35 graden).

2. Aggregatie: Adhesie en overbrugging vormen microvlokken.

• Homobiotica hechten zich via capsules/slijmlagen; heterobiotica verbinden via een EPS-netwerk.

• Ladingsneutralisatie: het bacteriële oppervlak heeft een negatieve lading; kationen (Ca²⁺/Mg²⁺) neutraliseren de lading en bevorderen aggregatie.

• Resultaat: Vorming van microvlokken van 10–50 μm.

3. Rijping: Microvlokken aggregeren en ontwikkelen zich tot bacteriële vlokken.

• Microvlokken blijven bacteriën, organisch materiaal en zwevende deeltjes adsorberen, waardoor ze steeds groter en dichter worden.

• Er wordt intern een aërobe → anoxische → anaërobe micro-omgeving gevormd, die gelijktijdige nitrificatie/denitrificatie/fosforafgifte ondersteunt.

• Rijpe bacterievlokken: 100–500 μm, met goede bezinkingseigenschappen en hoge activiteit.

1. Afbraak van organische stof

• Hoog specifiek oppervlak: Adsorptie + afbraak van opgeloste/colloïdale organische stof, 5–10 keer efficiënter dan vrije bacteriën.

• Synergetisch metabolisme: Aërobe bacteriën ontleden gemakkelijk afbreekbare CZV, anaërobe bacteriën breken recalcitrante stoffen af, mineralisatie → CO₂ + H₂O.

• Voorbeeld: het BZV5-verwijderingspercentage uit gemeentelijk afvalwater bedraagt ​​80-95%, voornamelijk als gevolg van vlokken.

2. Zeer efficiënte adsorptie

• Adsorptie van zwevende vaste stoffen (SS), zware metalen, kleurstoffen en sporen van organisch materiaal.

• Mechanisme: De hydroxyl/carboxyl/aminogroepen van EPS zorgen voor talrijke adsorptieplaatsen; na adsorptie, verrijking → afbraak/precipitatie.

3. Slib-Waterscheiding

• Vlokdichtheid ≈ 1,02–1,05 g/cm³, bezinkt gemakkelijk door zwaartekracht (secundaire sedimentatietank).

• Uitstekende vlokken: SV30=20–30%, SVI=50–150 ml/g, snelle bezinking, helder effluent.

• Losse/verouderde vlokken → slibophoping → troebel effluent, slibverlies.

4. Bescherming en stressbestendigheid

• Anti-fagocytose: EPS-inkapseling maakt het moeilijk voor protozoa om ervan te jagen, waardoor een stabiele biomassa behouden blijft.

• Toxiciteitsbestendigheid: EPS adsorbeert/buffert giftige stoffen (zware metalen, fenolen, cyaniden), waardoor de bacteriecellen worden beschermd.

• Schokbestendigheid: de interne micro-omgeving blijft stabiel onder pH-/temperatuur-/belastingsschommelingen, waardoor een sterke schokbestendigheid wordt geboden.

5. Stikstof- en fosforverwijdering

• Nitrificatie: Nitrificerende bacteriën in de aerobe oppervlaktezone zetten NH₄⁺ om in NO₃⁻.

• Denitrificatie: Denitrificerende bacteriën in de binnenste anoxische zone zetten NO₃⁻ om in N₂ (stikstofverwijdering).

• Fosforverwijdering: Polyfosfaat-accumulerende bacteriën nemen aëroob fosfor op en geven anaëroob fosfor vrij, terwijl restslib fosfor loost.

6. Ecologische stabiliteit

• Binnen de vlok vormt zich een voedselketen van bacteriën/schimmels/protozoa/metazoa, waardoor de overmatige groei van draadvormige bacteriën wordt geremd en de ophoping van slib wordt voorkomen.

• Protozoa (Vorticella/raderdiertjes) dienen als indicatororganismen: Meer Vorticella → betere vlokactiviteit en helderder effluent.

• Goede vlokken: lichtgeel/transparant, compacte structuur, nette randen, uniforme grootte, snelle bezinking, helder supernatant.

• Slechte vlokken: donkere kleur, losse structuur, wazige randen, veel kleine fragmenten, langzame bezinking, troebel supernatant.

• Microscopisch onderzoek: observeren met een vergroting van 400x; grote, dichte vlokken met veel Vorticella zijn superieur.

• Opgeloste zuurstof (DO): 2–4 mg/l (te hoog → losse vlokken; te laag → zwart worden en vieze geur). • Nutriëntenverhouding: C:N:P=100:5:1 (Stikstoftekort → ophoping van filamenteuze bacteriën; Fosfortekort → losse vlokken).

• pH: 6,5–7,5 (te zuur → desintegratie; te alkalisch → veroudering).

• Temperatuur: 20–35 graden (Lage temperatuur → langzame groei, losse vlokken).

• Slibretentietijd (SRT): 5–15 dagen (te kort → veel nieuwe vlokken, slechte bezinking; te lang → veroudering, lage activiteit).

Vlokjes vormen het ‘hart’ van de biologische afvalwaterzuivering: gevormd door de aggregatie van zoogloea en EPS (extracellulaire micro-organismen). Hun kernfuncties zijn adsorptie, afbraak, bezinking en stressbestendigheid; hun hoeveelheid, omvang en structuur bepalen rechtstreeks de effluentkwaliteit en systeemstabiliteit. Door de DO, voedingsstoffen, pH, temperatuur en slibleeftijd tijdens bedrijf te beheersen, kunnen vlokken van hoge-kwaliteit met een compacte structuur, hoge activiteit en goede bezinking behouden blijven.