Prinsip Penyingkiran Bakteria Bahan Organik

Bakteria heterotrofik menggunakan bahan pencemar organik COD/BOD dalam air sisa sebagai karbon dan sumber tenaga, menguraikannya dalam keadaan aerobik/anaerobik. Proses ini melibatkan molekul besar → molekul kecil → CO₂, air, metana, dan enap cemar bakteria, dengan itu menyingkirkan bahan pencemar daripada air.

1. Hidrolisis Ekstraselular (Prarawatan Makromolekul)

Molekul besar seperti kanji, minyak, protein, dan selulosa dalam air sisa tidak boleh menembusi membran sel. Bakteria merembeskan enzim ekstraselular (amilase, protease, lipase):

• Protein → Asid amino

• Polisakarida → Glukosa

• Minyak → Gliserol + Asid lemak Hanya apabila molekul besar ditukar kepada molekul organik kecil larut, ia boleh diserap oleh bakteria.

2. Pengangkutan Aktif Transmembran (Masuk ke dalam Sel)

Molekul organik kecil bergantung pada protein pembawa dan secara aktif menggunakan tenaga untuk menyeberangi membran sel dan memasuki sitoplasma.

3. Metabolisme biokimia intraselular (degradasi teras, dibahagikan kepada aerobik/anaerobik)

(1) Bakteria aerobik (enap cemar diaktifkan, tangki aerobik, MBR)

Respirasi aerobik: O₂ bertindak sebagai penerima elektron

1. Glikolisis: Bahan organik → piruvat, sejumlah kecil ATP

2. Kitaran asid trikarboksilik (TCA): penguraian oksidatif lengkap

3. Rantai pengangkutan elektron: O₂ bergabung dengan H untuk menghasilkan H₂O
Produk akhir: CO₂ + H₂O + bakteria baharu (percambahan, membentuk enapcemar berlebihan)
Kebanyakan air sisa perbandaran bergantung kepada bakteria aerobik untuk membuang BOD.

(2) Bakteria anaerobik (tangki anaerobik, pengasidan hidrolisis, UASB)

Tiada oksigen molekul; CO₃²⁻/bahan organik ialah penerima elektron, dan prosesnya berjalan dalam tiga peringkat:

1. Bakteria penghasil asid hidrolitik-: Molekul kecil → Asid lemak meruap (VFA) (asid asetik, asid propionik)

2. Hidrogen-menghasilkan asid asetik-bakteria penghasil: VFA rantaian-panjang → Asid asetik + H₂/CO₂

3. Bakteria metanogenik: Asid asetik/H₂ + CO₂ → CH₄ + CO₂ Produk akhir: Metana + Karbon dioksida + sejumlah kecil sel bakteria. Air sisa-kepekatan tinggi dan penghadaman enap cemar bergantung pada degradasi anaerobik.

(3) Bakteria Denitrifikasi Anaerobik (Bahagian Anoksik A/O)

Menggunakan NO3- dan bukannya O₂ sebagai penerima elektron, mereka merendahkan bahan organik sambil pada masa yang sama mengeluarkan nitrogen nitrat → N₂:
Bahan organik + NO3- → CO2 + N2↑ + H2O
Permohonan: Proses denitrifikasi air sisa

1. Mineralisasi (kira-kira 70%): Terurai sepenuhnya kepada CO₂, H₂O, dan CH₄, menjadi gas yang meninggalkan badan air;

2. Asimilasi dan Sintesis (20%~30%): Bahan organik mensintesis sel bakteria baharu, menjadi enap cemar teraktif/enap cemar berlebihan, yang dialihkan daripada air melalui enap cemar-pemisahan air dalam tangki pemendapan sekunder;

3. Jumlah Kecil: Produk perantaraan sisa.

• Aerobik: DO=2~3 mg/L, pH 6.5~8.5, suhu yang sesuai 20~35 darjah ;

• Anaerobik: Anaerobik ketat, pH 6.8~7.5, metanogen berkembang maju pada 30~38 darjah;

• Nisbah nutrien: BOD:N:P ≈ 100:5:1, bakteria kekurangan nitrogen dan fosforus tidak boleh tumbuh dan degradasi terjejas.