หลักการกำจัดแบคทีเรียของสารอินทรีย์

แบคทีเรียเฮเทอโรโทรฟิคใช้สารมลพิษอินทรีย์ COD/BOD ในน้ำเสียเป็นแหล่งคาร์บอนและพลังงาน และสลายตัวภายใต้สภาวะที่มีออกซิเจน/ไร้ออกซิเจน กระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับโมเลกุลขนาดใหญ่ → โมเลกุลเล็ก → CO₂ น้ำ มีเทน และตะกอนแบคทีเรีย เพื่อกำจัดมลพิษออกจากน้ำ

1. การไฮโดรไลซิสนอกเซลล์ (การปรับสภาพโมเลกุล)

โมเลกุลขนาดใหญ่ เช่น แป้ง น้ำมัน โปรตีน และเซลลูโลสในน้ำเสียไม่สามารถทะลุผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ได้ แบคทีเรียจะหลั่งเอนไซม์นอกเซลล์ (อะไมเลส, โปรตีเอส, ไลเปส):

• โปรตีน → กรดอะมิโน

• โพลีแซ็กคาไรด์ → กลูโคส

• น้ำมัน → กลีเซอรอล + กรดไขมัน เฉพาะเมื่อโมเลกุลขนาดใหญ่ถูกแปลงเป็นโมเลกุลอินทรีย์ขนาดเล็กที่ละลายน้ำได้เท่านั้นจึงจะสามารถดูดซึมโดยแบคทีเรียได้

2. Transmembrane Active Transport (เข้าสู่เซลล์)

โมเลกุลอินทรีย์ขนาดเล็กอาศัยโปรตีนพาหะและใช้พลังงานอย่างแข็งขันเพื่อข้ามเยื่อหุ้มเซลล์และเข้าสู่ไซโตพลาสซึม

3. เมแทบอลิซึมทางชีวเคมีในเซลล์ (การย่อยสลายแกนกลาง แบ่งเป็นแบบแอโรบิก/แบบไม่ใช้ออกซิเจน)

(1) แบคทีเรียแอโรบิก (ตะกอนเร่ง, ถังแอโรบิก, MBR)

การหายใจแบบใช้ออกซิเจน: O₂ทำหน้าที่เป็นตัวรับอิเล็กตรอน

1. Glycolysis: อินทรียวัตถุ → ไพรูเวต, ATP จำนวนเล็กน้อย

2. วงจรกรดไตรคาร์บอกซิลิก (TCA): การสลายตัวแบบออกซิเดชั่นโดยสมบูรณ์

3. ห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอน: O₂ รวมตัวกับ H เพื่อสร้าง H₂O
ผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย: CO₂ + H₂O + แบคทีเรียใหม่ (การแพร่กระจาย ทำให้เกิดตะกอนส่วนเกิน)
น้ำเสียชุมชนส่วนใหญ่อาศัยแบคทีเรียแอโรบิกในการกำจัด BOD

(2) แบคทีเรียไร้ออกซิเจน (ถังไร้ออกซิเจน, กรดไฮโดรไลซิส, UASB)

ไม่มีออกซิเจนโมเลกุล CO₃²⁻/อินทรียวัตถุเป็นตัวรับอิเล็กตรอน และกระบวนการดำเนินไปในสามขั้นตอน:

1. กรดไฮโดรไลติก-ทำให้เกิดแบคทีเรีย: โมเลกุลขนาดเล็ก → กรดไขมันระเหยง่าย (VFA) (กรดอะซิติก กรดโพรพิโอนิก)

2. ไฮโดรเจน-ทำให้เกิดกรดอะซิติก-ทำให้เกิดแบคทีเรีย: VFA สายยาว- → กรดอะซิติก + H₂/CO₂

3. แบคทีเรียที่มีก๊าซมีเทน: กรดอะซิติก/H₂ + CO₂ → CH₄ + CO₂ ผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย: มีเทน + คาร์บอนไดออกไซด์ + เซลล์แบคทีเรียจำนวนเล็กน้อย น้ำเสียที่มีความเข้มข้นสูง-และการย่อยตะกอนอาศัยการย่อยสลายแบบไม่ใช้ออกซิเจน

(3) แบคทีเรีย Denitrifying แบบไม่ใช้ออกซิเจน (ส่วน A/O Anoxic)

การใช้ NO3- แทนที่จะเป็น O₂ เป็นตัวรับอิเล็กตรอน จะย่อยสลายสารอินทรีย์ในขณะเดียวกันก็กำจัดไนเตรตไนโตรเจน → N₂:
อินทรียวัตถุ + NO3- → CO2 + N2↑ + H2O
ใบสมัคร: กระบวนการกำจัดไนตริฟิเคชันของน้ำเสีย

1. การทำให้เป็นแร่ (ประมาณ 70%): สลายตัวโดยสิ้นเชิงเป็น CO₂, H₂O และ CH₄ กลายเป็นก๊าซที่ออกจากแหล่งน้ำ

2. การดูดซึมและการสังเคราะห์ (20%~30%): สารอินทรีย์สังเคราะห์เซลล์แบคทีเรียใหม่ กลายเป็นตะกอนเร่ง/ตะกอนส่วนเกิน ซึ่งถูกกำจัดออกจากน้ำผ่านตะกอน-การแยกน้ำในถังตกตะกอนทุติยภูมิ

3. จำนวนเล็กน้อย: ผลิตภัณฑ์ระดับกลางที่เหลือ

• แอโรบิก: DO=2~3 มก./ลิตร, pH 6.5~8.5, อุณหภูมิที่เหมาะสม 20~35 องศา ;

• แอนาโรบิก: แอนาโรบิกอย่างเคร่งครัด, pH 6.8~7.5, มีทาโนเจนเจริญเติบโตที่ 30~38 องศา ;

• อัตราส่วนสารอาหาร: BOD:N:P γ 100:5:1 แบคทีเรียที่ขาดไนโตรเจนและฟอสฟอรัสไม่สามารถเจริญเติบโตได้ และการย่อยสลายบกพร่อง