ปัจจัยใดที่มีอิทธิพลต่อการก่อตัวของแบคทีเรียฟล็อค?

ก้อนแบคทีเรียเป็นก้อนที่มีความหนืดซึ่งเกิดจากการรวมตัวของแบคทีเรียและสารโพลีเมอร์นอกเซลล์ (EPS) ที่หลั่งออกมาภายในตะกอนเร่ง/ฟิล์มชีวภาพ เป็นหน่วยงานหลักในการบำบัดน้ำเสียทางชีวภาพ

• แบคทีเรียหลัก: *ซูโดโมแนส*, *ฟลาโวแบคทีเรียม* ฯลฯ

• ลักษณะที่ปรากฏ: ฟองที่เกิดขึ้นใหม่ไม่มีสีและโปร่งใสด้วยโครงสร้างที่กะทัดรัด ฝูงโตเต็มที่จะมีสีเหลือง-สีน้ำตาลและตกตะกอน ฝูงที่มีอายุมากจะมีสีเข้มและหลวม

• ขนาด: สิบถึงหลายร้อยไมโครเมตร มีลักษณะเป็นตาข่าย/กิ่งก้าน/ทรงกลม/ทรงเห็ด-

1. พื้นฐาน: การหลั่งแบคทีเรียของ EPS (คีย์ "กาว")

• ส่วนประกอบ: โพลีแซ็กคาไรด์ (70–80%) + โปรตีน + กรดนิวคลีอิก/ไขมันจำนวนเล็กน้อย

• ฟังก์ชัน: ห่อหุ้มเซลล์แบคทีเรีย เกาะติดกัน และสร้างโครงร่างตาข่าย

• สิ่งกระตุ้น: การหลั่งอย่างกว้างขวางเกิดขึ้นภายใต้สารอาหารที่เพียงพอ สภาวะแอโรบิก และค่า pH ที่เหมาะสม (6.5–7.5)/อุณหภูมิ (20–35 องศา )

2. การรวมตัว: การยึดเกาะและการเชื่อมต่อแบบไมโครฟลอก

• โฮโมไบโอติกเกาะติดกันผ่านชั้นแคปซูล/เมือก; เฮเทอโรไบโอติกเชื่อมต่อผ่านเครือข่าย EPS

• การทำให้ประจุเป็นกลาง: พื้นผิวของแบคทีเรียมีประจุลบ ไอออนบวก (Ca²⁺/Mg²⁺) ทำให้ประจุเป็นกลาง ส่งเสริมการรวมตัว

• ผลลัพธ์: การก่อตัวของไมโครฟล็อกขนาด 10–50 ไมโครเมตร

3. การสุกแก่: ไมโครฟล็อครวมตัว พัฒนาเป็นฟล็อคของแบคทีเรีย

• ไมโครฟลอกส์ยังคงดูดซับแบคทีเรีย สารอินทรีย์ และอนุภาคแขวนลอยต่อไป ทำให้มีขนาดและความหนาแน่นเพิ่มขึ้น

• สภาพแวดล้อมจุลภาคแบบแอโรบิก → แอนซิก → แอนแอโรบิกเกิดขึ้นภายใน ซึ่งสนับสนุนการปล่อยไนตริฟิเคชัน/ดีไนตริฟิเคชัน/ฟอสฟอรัสพร้อมกัน

• กองแบคทีเรียที่โตเต็มวัย: 100–500 μm มีคุณสมบัติในการตกตะกอนที่ดีและออกฤทธิ์สูง

1. การย่อยสลายสารอินทรีย์

• พื้นที่ผิวจำเพาะสูง: การดูดซับ + การย่อยสลายอินทรียวัตถุที่ละลาย/คอลลอยด์ มีประสิทธิภาพมากกว่าแบคทีเรียอิสระ 5-10 เท่า

• เมแทบอลิซึมที่เสริมฤทธิ์กัน: แบคทีเรียแบบแอโรบิกสลายตัว COD ที่ย่อยสลายได้ง่าย แบคทีเรียแบบไม่ใช้ออกซิเจนจะย่อยสลายสารดื้อรั้น การทำให้เป็นแร่ → CO₂ + H₂O

• ตัวอย่าง: อัตราการกำจัด BOD5 ของน้ำเสียชุมชนอยู่ที่ 80–95% สาเหตุหลักมาจากตะกอน

2. การดูดซับที่มีประสิทธิภาพสูง

• การดูดซับสารแขวนลอย (SS) โลหะหนัก สีย้อม และสารอินทรีย์ปริมาณเล็กน้อย

• กลไก: หมู่ไฮดรอกซิล/คาร์บอกซิล/อะมิโนของ EPS มีบริเวณดูดซับจำนวนมาก หลังจากการดูดซับ การเสริมสมรรถนะ → การย่อยสลาย/การตกตะกอน

3. ตะกอน-การแยกน้ำ

• ความหนาแน่นของตะกอน อยู่ที่ 1.02–1.05 ก./ซม. ตกตะกอนได้ง่ายด้วยแรงโน้มถ่วง (ถังตกตะกอนรอง)

• ตะกอนที่ดีเยี่ยม: SV30=20–30%, SVI=50–150 มล./กรัม ตกตะกอนอย่างรวดเร็ว น้ำทิ้งใส

• ตะกอนหลวม/บ่ม → การอัดตะกอน → น้ำทิ้งขุ่น การสูญเสียตะกอน

4. การป้องกันและการต้านทานความเครียด

• การต่อต้าน-การทำลายเซลล์: การห่อหุ้ม EPS ทำให้โปรโตซัวจับเหยื่อได้ยาก โดยรักษาชีวมวลให้คงที่

• ความต้านทานต่อความเป็นพิษ: EPS ดูดซับ/บัฟเฟอร์สารพิษ (โลหะหนัก ฟีนอล ไซยาไนด์) ปกป้องเซลล์แบคทีเรีย

• ความต้านทานต่อแรงกระแทก: สภาพแวดล้อมระดับจุลภาคภายในยังคงมีเสถียรภาพภายใต้ความผันผวนของค่า pH/อุณหภูมิ/โหลด ซึ่งให้ความต้านทานต่อแรงกระแทกที่แข็งแกร่ง

5. การกำจัดไนโตรเจนและฟอสฟอรัส

• การเกิดไนตริฟิเคชัน: แบคทีเรียไนตริไฟอิงในโซนแอโรบิกบนพื้นผิวจะเปลี่ยน NH₄⁺ เป็น NO₃⁻

• การดีไนตริฟิเคชั่น: แบคทีเรียที่ทำการดีไนตริไฟเออร์ในเขตแอนซิกชั้นในจะเปลี่ยน NO₃⁻ เป็น N₂ (การกำจัดไนโตรเจน)

• การกำจัดฟอสฟอรัส: โพลีฟอสเฟต-ที่สะสมแบคทีเรียโดยวิธีแอโรบิกดูดซับฟอสฟอรัสและปล่อยฟอสฟอรัสแบบไม่ใช้ออกซิเจน ในขณะที่กากตะกอนที่ตกค้างจะปล่อยฟอสฟอรัสออกมา

6. เสถียรภาพทางนิเวศวิทยา

• ห่วงโซ่อาหารของแบคทีเรีย/เชื้อรา/โปรโตซัว/เมตาโซอาก่อตัวภายใน floc ยับยั้งการเจริญเติบโตที่มากเกินไปของแบคทีเรียที่เป็นเส้นใย และป้องกันการรวมตัวของตะกอน

• โปรโตซัว (วอร์ติเซลลา/โรติเฟอร์) ทำหน้าที่เป็นตัวบ่งชี้สิ่งมีชีวิต: วอร์ติเซลลามากขึ้น → กิจกรรมการจับตัวเป็นก้อนดีขึ้นและน้ำทิ้งที่ชัดเจนมากขึ้น

• Good Flocs: สีเหลืองอ่อน/โปร่งใส โครงสร้างกะทัดรัด ขอบเรียบร้อย ขนาดสม่ำเสมอ ตกตะกอนเร็ว ส่วนลอยเหนือตะกอนใส

• คราบสกปรกไม่ดี: สีเข้ม โครงสร้างหลวม ขอบเบลอ มีเศษเล็กเศษน้อยจำนวนมาก ตกตะกอนช้า ส่วนลอยเหนือตะกอนขุ่น

• การตรวจด้วยกล้องจุลทรรศน์: สังเกตที่กำลังขยาย 400 เท่า; ฝูงขนาดใหญ่และหนาแน่นที่มี Vorticella จำนวนมากนั้นเหนือกว่า

• ออกซิเจนที่ละลายน้ำ (DO): 2–4 มก./ลิตร (สูงเกินไป → ตะกอนหลวม; ต่ำเกินไป → ดำคล้ำและมีกลิ่นเหม็น) • อัตราส่วนสารอาหาร: C:N:P=100:5:1 (การขาดไนโตรเจน → การรวมตัวของแบคทีเรียที่เป็นเส้นใย; การขาดฟอสฟอรัส → ก้อนหลวม)

• pH: 6.5–7.5 (เป็นกรดเกินไป → สลายตัว; เป็นด่างเกินไป → แก่เกินไป)

• อุณหภูมิ: 20–35 องศา (อุณหภูมิต่ำ → เติบโตช้า ก้อนขนหลุด)

• ระยะเวลากักเก็บตะกอน (SRT): 5–15 วัน (สั้นเกินไป → มีตะกอนใหม่จำนวนมาก การตกตะกอนไม่ดี; ยาวเกินไป → อายุมากขึ้น กิจกรรมต่ำ)

Flocs คือ "หัวใจ" ของการบำบัดน้ำเสียทางชีวภาพ ซึ่งเกิดจากการรวมตัวกันของ Zoogloea และ EPS (จุลินทรีย์นอกเซลล์) หน้าที่หลักของพวกมันคือการดูดซับ การย่อยสลาย การตกตะกอน และการต้านทานความเครียด ปริมาณ ขนาด และโครงสร้างจะกำหนดคุณภาพน้ำทิ้งและความเสถียรของระบบโดยตรง การควบคุม DO, สารอาหาร, pH, อุณหภูมิ และอายุของตะกอนระหว่างการทำงานสามารถรักษา-ฟล็อปปี้ดิสก์คุณภาพสูงด้วยโครงสร้างที่กะทัดรัด กิจกรรมสูง และการตกตะกอนที่ดี