Načelo bakterijskega odstranjevanja organskih snovi

Heterotrofne bakterije uporabljajo KPK/BPK organska onesnaževala v odpadni vodi kot vir ogljika in energije ter jih razgradijo v aerobnih/anaerobnih pogojih. Proces vključuje velike molekule → majhne molekule → CO₂, vodo, metan in bakterijsko blato, s čimer se iz vode odstranijo onesnaževala.

1. Zunajcelična hidroliza (predhodna obdelava makromolekul)

Velike molekule, kot so škrob, olja, beljakovine in celuloza v odpadni vodi, ne morejo prodreti skozi celično membrano. Bakterije izločajo zunajcelične encime (amilaza, proteaza, lipaza):

• Beljakovine → Aminokisline

• Polisaharidi → Glukoza

• Olja → Glicerol + Maščobne kisline Šele ko se velike molekule pretvorijo v topne majhne organske molekule, jih lahko absorbirajo bakterije.

2. Transmembranski aktivni transport (vstop v celico)

Majhne organske molekule so odvisne od nosilnih proteinov in aktivno porabljajo energijo, da prečkajo celično membrano in vstopijo v citoplazmo.

3. Znotrajcelični biokemični metabolizem (razgradnja jedra, razdeljena na aerobno/anaerobno)

(1) Aerobne bakterije (aktivno blato, aerobni rezervoar, MBR)

Aerobno dihanje: O₂ deluje kot sprejemnik elektronov

1. Glikoliza: Organska snov → piruvat, majhna količina ATP

2. Cikel trikarboksilne kisline (TCA): popolna oksidativna razgradnja

3. Transportna veriga elektronov: O₂ se združi s H, da ustvari H₂O
Končni produkt: CO₂ + H₂O + nove bakterije (širjenje, tvorba odvečnega blata)
Večina komunalnih odpadnih voda se pri odstranjevanju BPK zanaša na aerobne bakterije.

(2) Anaerobne bakterije (anaerobni rezervoar, hidrolizno zakisanje, UASB)

Brez molekularnega kisika; CO₃²⁻/organska snov je sprejemnik elektronov, proces pa poteka v treh stopnjah:

1. Bakterije, ki-proizvajajo hidrolitično kislino: majhne molekule → hlapne maščobne kisline (VFA) (ocetna kislina, propionska kislina)

2. Bakterije,-ki proizvajajo vodik-ocetno kislino: dolgo{3}}verižne VFA → Ocetna kislina + H₂/CO₂

3. Metanogene bakterije: Ocetna kislina/H₂ + CO₂ → CH₄ + CO₂ Končni produkti: Metan + Ogljikov dioksid + majhna količina bakterijskih celic. Visoko{6}}koncentrirana razgradnja odpadne vode in blata temelji na anaerobni razgradnji.

(3) Anaerobne denitrifikacijske bakterije (A/O anoksični oddelek)

Z uporabo NO3- namesto O₂ kot akceptorja elektronov razgrajujejo organsko snov, hkrati pa odstranjujejo nitratni dušik → N₂:
Organska snov + NO3- → CO2 + N2↑ + H2O
Uporaba: Postopek denitrifikacije odpadne vode

1. Mineralizacija (približno 70 %): Popolnoma razpade na CO₂, H₂O in CH₄, postanejo plini, ki zapustijo vodno telo;

2. Asimilacija in sinteza (20 % ~ 30 %): organska snov sintetizira nove bakterijske celice, ki postanejo aktivno blato/odvečno blato, ki se odstrani iz vode z ločevanjem blata-vode v sekundarnem sedimentacijskem rezervoarju;

3. Majhna količina: ostanki vmesnih proizvodov.

• Aerobna: DO=2~3 mg/L, pH 6,5~8,5, primerna temperatura 20~35 stopinj;

• Anaerobno: strogo anaerobno, pH 6,8~7,5, metanogeni uspevajo pri 30~38 stopinjah;

• Razmerje hranil: BPK:N:P ≈ 100:5:1, bakterije s pomanjkanjem dušika in fosforja ne morejo rasti in razgradnja je motena.