Organisko vielu baktēriju izvadīšanas princips

Heterotrofās baktērijas izmanto ĶSP/BOD organiskos piesārņotājus notekūdeņos kā oglekļa un enerģijas avotus, sadalot tos aerobos/anaerobos apstākļos. Process ietver lielas molekulas → mazas molekulas → CO₂, ūdeni, metānu un baktēriju dūņas, tādējādi no ūdens izvadot piesārņotājus.

1. Ekstracelulārā hidrolīze (makromolekulu pirmapstrāde)

Lielas molekulas, piemēram, ciete, eļļas, olbaltumvielas un celuloze notekūdeņos, nevar iekļūt šūnu membrānā. Baktērijas izdala ekstracelulāros enzīmus (amilāzi, proteāzi, lipāzi):

• Olbaltumvielas → Aminoskābes

• Polisaharīdi → Glikoze

• Eļļas → Glicerīns + Taukskābes Tikai tad, kad lielas molekulas tiek pārvērstas šķīstošās mazās organiskās molekulās, tās var absorbēt baktērijas.

2. Transmembrānas aktīvais transports (iekļūšana šūnā)

Mazās organiskās molekulas balstās uz nesējproteīniem un aktīvi patērē enerģiju, lai šķērsotu šūnu membrānu un iekļūtu citoplazmā.

3. Intracelulārais bioķīmiskais metabolisms (kodola degradācija, sadalīta aerobā/anaerobā)

(1) Aerobās baktērijas (aktīvās dūņas, aerobās tvertnes, MBR)

Aerobā elpošana: O₂ darbojas kā elektronu akceptors

1. Glikolīze: Organiskās vielas → piruvāts, neliels ATP daudzums

2. Trikarbonskābes cikls (TCA): pilnīga oksidatīvā sadalīšanās

3. Elektronu transportēšanas ķēde: O2 savienojas ar H, veidojot H₂O
Galaprodukts: CO₂ + H₂O + jaunas baktērijas (vairojas, veidojot liekās dūņas)
Lielāko daļu sadzīves notekūdeņu BSP noņemšanai izmanto aerobās baktērijas.

(2) Anaerobās baktērijas (anaerobā tvertne, hidrolīzes paskābināšana, UASB)

Nav molekulārā skābekļa; CO₃²⁻/organiskā viela ir elektronu akceptors, un process norisinās trīs posmos:

1. Hidrolītskābi{1}}ražojošās baktērijas: mazas molekulas → gaistošās taukskābes (VFA) (etiķskābe, propionskābe)

2. Ūdeņradi-ražojošās etiķskābi-ražojošās baktērijas: garas-ķēdes VFA → etiķskābe + H₂/CO₂

3. Metanogēnās baktērijas: Etiķskābe/H₂ + CO₂ → CH4 + CO₂ Galaprodukti: Metāns + Oglekļa dioksīds + neliels daudzums baktēriju šūnu. Augstas-koncentrācijas notekūdeņu un dūņu fermentācija ir atkarīga no anaerobās sadalīšanās.

(3) Anaerobās denitrificējošās baktērijas (A/O anoksiskā sadaļa)

Izmantojot NO3-, nevis O₂ kā elektronu akceptoru, tie noārda organiskās vielas, vienlaikus atdalot nitrātu slāpekli → N₂:
Organiskās vielas + NO3- → CO2 + N2↑ + H2O
Pielietojums: notekūdeņu denitrifikācijas process

1. Mineralizācija (apmēram 70%): pilnībā sadalās CO₂, H2O un CH4, kļūstot par gāzēm, kas atstāj ūdenstilpi;

2. Asimilācija un sintēze (20%~30%): Organiskās vielas sintezē jaunas baktēriju šūnas, kļūstot par aktīvām dūņām/liekajām dūņām, kuras tiek izņemtas no ūdens caur dūņu-ūdens atdalīšanu sekundārajā sedimentācijas tvertnē;

3. Neliels daudzums: atlikušie starpprodukti.

• Aerobika: DO=2~3 mg/L, pH 6,5-8,5, piemērota temperatūra 20-35 grādi ;

• Anaerobs: stingri anaerobs, pH 6,8–7,5, metanogēni attīstās 30–38 grādu temperatūrā;

• Uzturvielu attiecība: BSP:N:P ≈ 100:5:1, slāpekļa un fosfora deficīta baktērijas nevar vairoties un tiek traucēta degradācija.