Meginreglan um að fjarlægja lífræn efni úr bakteríum

Heterotrophic bakteríur nýta COD/BOD lífrænar mengunarefni í frárennslisvatni sem kolefnis- og orkugjafa og brjóta þær niður við loftháðar/loftfirrðar aðstæður. Ferlið felur í sér stórar sameindir → litlar sameindir → CO₂, vatn, metan og bakteríuleðju og fjarlægir þannig mengunarefni úr vatninu.

1. Utanfrumu vatnsrof (meðhöndlun stórsameinda)

Stórar sameindir eins og sterkja, olíur, prótein og sellulósa í frárennsli geta ekki komist inn í frumuhimnuna. Bakteríur seyta utanfrumuensímum (amýlasa, próteasa, lípasa):

• Prótein → Amínósýrur

• Fjölsykrur → Glúkósa

• Olíur → Glýseról + Fitusýrur Aðeins þegar stórum sameindum er breytt í leysanlegar litlar lífrænar sameindir geta bakteríur tekið þær upp.

2. Virkur flutningur yfir himnu (inngangur í frumuna)

Lítil lífræn sameindir treysta á burðarprótein og neyta virkan orku til að fara yfir frumuhimnuna og komast inn í umfrymið.

3. Innanfrumu lífefnafræðileg umbrot (kjarnaniðurbrot, skipt í loftháð/loftfirrt)

(1) Loftháðar bakteríur (virkjað seyra, loftháð tankur, MBR)

Loftháð öndun: O₂ virkar sem rafeindaviðtaka

1. Glýkólýsa: Lífræn efni → pýruvat, lítið magn af ATP

2. Tríkarboxýlsýruhringrás (TCA): algjört oxandi niðurbrot

3. Rafeindaflutningskeðja: O₂ sameinast H og mynda H₂O
Lokaafurð: CO₂ + H₂O + nýjar bakteríur (fjölgun, myndar umfram seyru)
Flest frárennsli sveitarfélaga byggir á loftháðum bakteríum til að fjarlægja BOD.

(2) Loftfirrtar bakteríur (loftfirrtur tankur, vatnsrofssýring, UASB)

Ekkert sameinda súrefni; CO₃²⁻/lífrænt efni er rafeindaviðtakandi og ferlið fer fram í þremur þrepum:

1. Vatnssýra-framleiðandi bakteríur: Lítil sameindir → rokgjarnar fitusýrur (VFA) (ediksýra, própíónsýra)

2. Vetni-framleiðir ediksýru-framleiðir bakteríur: Lang-keðju VFA → Ediksýra + H₂/CO₂

3. Metanvaldandi bakteríur: Ediksýra/H₂ + CO₂ → CH₄ + CO₂ Lokaafurðir: Metan + Koltvíoxíð + lítið magn af bakteríufrumum. Mikil-styrkur frárennslis- og seyrumelting byggir á loftfirrtu niðurbroti.

(3) Loftfirrtar denitrifying bakteríur (A/O anoxic hluti)

Með því að nota NO3- í stað O₂ sem rafeindaviðtaka, brjóta þau niður lífræn efni á sama tíma og fjarlægja nítrat köfnunarefni → N₂:
Lífræn efni + NO3- → CO2 + N2↑ + H2O
Notkun: Afrennslisferli afrennslisvatns

1. Steinefnamyndun (u.þ.b. 70%): Brotnar að fullu niður í CO₂, H₂O og CH₄ og verða að lofttegundum sem fara úr vatnshlotinu;

2. Aðlögun og nýmyndun (20%~30%): Lífræn efni myndar nýjar bakteríufrumur, verða að virkjaðri seyru/umfram seyru, sem er fjarlægt úr vatninu í gegnum seyru-vatnsskilnað í efri botnfallsgeymi;

3. Lítið magn: Leifar milliafurða.

• Loftháð: DO=2~3 mg/L, pH 6,5~8,5, hæfilegt hitastig 20~35 gráður;

• Loftfirrt: Stranglega loftfirrt, pH 6,8~7,5, metanógen þrífast við 30~38 gráður;

• Næringarefnahlutfall: BOD:N:P ≈ 100:5:1, bakteríur sem skortir eru nitur og fosfór geta ekki vaxið og niðurbrot er skert.