Quins factors influeixen en la formació de flocs bacterians?

Els flòculs bacterians són flóculs viscosos formats per l'agregació de bacteris i les seves substàncies polimèriques extracel·lulars (EPS) secretades dins del fang activat/biofilm; són una unitat funcional bàsica en el tractament biològic d'aigües residuals.

• Bacteris centrals: *Zoogloea*, *Pseudomonas*, *Flavobacterium*, etc.

• Aspecte: els flocs de nova formació són incolors i transparents amb una estructura compacta; els flocs madurs són-groguencs i floculents; els flocs envellits són de color fosc i solts.

• Mida: de desenes a centenars de micròmetres, reticulat/ramificat/esfèric/forma{0}}de bolets.

1. Base: secreció bacteriana d'EPS (clau "adhesiu")

• Composició: Polisacàrids (70–80%) + proteïnes + petites quantitats d'àcids nucleics/lípids.

• Funció: Encapsula les cèl·lules bacterianes, s'adhereixen les unes a les altres i forma un marc reticulat.

• Activació: la secreció extensa es produeix en nutrients adequats, condicions aeròbiques i pH adequats (6,5–7,5)/temperatura (20–35 graus).

2. Agregació: l'adhesió i el pont formen microflocs.

• Els homobiòtics s'adhereixen mitjançant càpsules/capes de moc; els heterobiòtics es connecten mitjançant una xarxa EPS.

• Neutralització de càrrega: La superfície bacteriana porta una càrrega negativa; Els cations (Ca²⁺/Mg²⁺) neutralitzen la càrrega, afavorint l'agregació.

• Resultat: Formació de microflocs de 10–50 μm.

3. Maduració: Els microflocs s'agreguen, desenvolupant-se en flocs bacterians.

• Els microflocs continuen adsorbint bacteris, matèria orgànica i partícules en suspensió, augmentant de mida i densitat.

• Es forma internament un microambient aeròbic → anòxic → anaeròbic, que permet l'alliberament simultània de nitrificació/desnitrificació/fòsfor.

• Flocs bacterians madurs: 100–500 μm, amb bones propietats de decantació i alta activitat.

1. Degradació de la matèria orgànica

• Gran superfície específica: Adsorció + degradació de la matèria orgànica dissolta/col·loïdal, 5-10 vegades més eficient que els bacteris lliures.

• Metabolisme sinèrgic: els bacteris aeròbics descomponen la DQO fàcilment degradable, els bacteris anaeròbics degraden les substàncies recalcitrants, la mineralització → CO₂ + H₂O.

• Exemple: la taxa d'eliminació de DBO5 de les aigües residuals municipals és del 80 al 95%, principalment a causa dels flocs.

2. Adsorció altament eficient

• Adsorció de sòlids en suspensió (SS), metalls pesants, colorants i traça de matèria orgànica.

• Mecanisme: els grups hidroxil/carboxil/amino de l'EPS proporcionen nombrosos llocs d'adsorció; després de l'adsorció, enriquiment → degradació/precipitació.

3.-Separació d'aigua de fangs

• Densitat de floc ≈ 1,02–1,05 g/cm³, s'assenta fàcilment per gravetat (tanc de sedimentació secundari).

• Flocs excel·lents: SV30=20–30%, SVI=50–150 mL/g, decantació ràpida, efluent clar.

• Flocs solts/envellits → aglomeració de llots → efluent tèrbol, pèrdua de llots.

4. Protecció i resistència a l'estrès

• Anti-fagocitosi: l'encapsulació de l'EPS dificulta que els protozous se'n depredin, mantenint una biomassa estable.

• Resistència a la toxicitat: l'EPS adsorbeix/tampó substàncies tòxiques (metalls pesants, fenols, cianurs), protegint les cèl·lules bacterianes.

• Resistència als cops: el microentorn intern es manté estable sota fluctuacions de pH/temperatura/càrrega, proporcionant una forta resistència als cops.

5. Eliminació de nitrogen i fòsfor

• Nitrificació: els bacteris nitrificants de la zona aeròbica superficial converteixen l'NH₄⁺ en NO₃⁻.

• Desnitrificació: els bacteris desnitrificants de la zona anòxica interna converteixen el NO₃⁻ en N₂ (eliminació de nitrogen).

• Eliminació de fòsfor: els bacteris que s'acumulen -polifosfat absorbeixen fòsfor de manera aeròbica i alliberen fòsfor de manera anaeròbia, mentre que els fangs residuals descarreguen fòsfor.

6. Estabilitat ecològica

• Dins del floc es forma una cadena alimentària de bacteris/fongs/protozous/metazous, inhibint el creixement excessiu de bacteris filamentosos i evitant l'acumulació dels fangs.

• Els protozous (Vorticella/rotífers) serveixen com a organismes indicadors: Més Vorticella → millor activitat del floc i efluent més clar.

• Bons flocs: groc clar/transparent, estructura compacta, vores netes, mida uniforme, decantació ràpida, sobrenedant clar.

• Flocs pobres: Color fosc, estructura fluixa, vores borroses, molts fragments petits, sedimentació lenta, sobrenedant tèrbol.

• Examen microscòpic: Observar amb un augment de 400x; els flocs grans i densos amb moltes Vorticella són superiors.

• Oxigen dissolt (DO): 2–4 mg/L (Massa alt → flocs solts; massa baix → ennegriment i mala olor). • Proporció de nutrients: C:N:P=100:5:1 (Deficiència de nitrogen → augment del volum de bacteris filamentosos; deficiència de fòsfor → flocs solts).

• pH: 6,5–7,5 (Massa àcid → desintegració; Massa alcalí → envelliment).

• Temperatura: 20–35 graus (Baixa temperatura → creixement lent, flocs solts).

• Temps de retenció de fangs (SRT): 5–15 dies (Massa curt → molts flocs nous, decantació deficient; Massa llarg → envelliment, poca activitat).

Els flocs són el "cor" del tractament biològic d'aigües residuals: formats per l'agregació de zoogloea i EPS (microorganismes extracel·lulars), les seves funcions bàsiques són l'adsorció, la degradació, la sedimentació i la resistència a l'estrès; la seva quantitat, mida i estructura determinen directament la qualitat de l'efluent i l'estabilitat del sistema. El control de l'OD, els nutrients, el pH, la temperatura i l'edat dels fangs durant el funcionament pot mantenir flocs d'alta-qualitat amb estructura compacta, alta activitat i bona sedimentació.