¿Qué factores influyen en la formación de flóculos bacterianos?

Los flóculos bacterianos son flóculos viscosos formados por la agregación de bacterias y sus sustancias poliméricas extracelulares (EPS) secretadas dentro de lodos activados/biopelículas; Son una unidad funcional central en el tratamiento biológico de aguas residuales.

• Bacterias principales: *Zoogloea*, *Pseudomonas*, *Flavobacterium*, etc.

• Apariencia: Los flóculos recién formados son incoloros y transparentes con una estructura compacta; los flóculos maduros son de color marrón amarillento-y floculentos; los flóculos envejecidos son de color oscuro y sueltos.

• Tamaño: De decenas a cientos de micrómetros, reticulado/ramificado/esférico/en forma de seta-.

1. Base: secreción bacteriana de EPS (clave "adhesivo")

• Composición: Polisacáridos (70–80%) + proteínas + pequeñas cantidades de ácidos nucleicos/lípidos.

• Función: Encapsula células bacterianas, se adhiere entre sí y forma una estructura reticulada.

• Desencadenante: Se produce una secreción extensa bajo nutrientes adecuados, condiciones aeróbicas y pH (6,5–7,5)/temperatura (20–35 grados) adecuados.

2. Agregación: La adhesión y la formación de puentes forman microflóculos.

• Los homobióticos se adhieren a través de cápsulas/capas mucosas; Los heterobióticos se conectan a través de una red EPS.

• Neutralización de carga: La superficie bacteriana lleva una carga negativa; Los cationes (Ca²⁺/Mg²⁺) neutralizan la carga, promoviendo la agregación.

• Resultado: Formación de microflóculos de 10 a 50 μm.

3. Maduración: Los microflóculos se agregan y se convierten en flóculos bacterianos.

• Los microflocs continúan adsorbiendo bacterias, materia orgánica y partículas suspendidas, aumentando de tamaño y densidad.

• Se forma internamente un microambiente aeróbico → anóxico → anaeróbico, que favorece la nitrificación/desnitrificación/liberación simultánea de fósforo.

• Flóculos bacterianos maduros: 100-500 μm, con buenas propiedades de sedimentación y alta actividad.

1. Degradación de la Materia Orgánica

• Alta superficie específica: Adsorción + degradación de materia orgánica disuelta/coloidal, 5–10 veces más eficiente que las bacterias libres.

• Metabolismo sinérgico: las bacterias aeróbicas descomponen la DQO fácilmente degradable, las bacterias anaeróbicas degradan las sustancias recalcitrantes, mineralización → CO₂ + H₂O.

• Ejemplo: La tasa de eliminación de DBO5 de las aguas residuales municipales es del 80% al 95%, principalmente debido a los flóculos.

2. Adsorción altamente eficiente

• Adsorción de sólidos suspendidos (SS), metales pesados, colorantes y trazas de materia orgánica.

• Mecanismo: Los grupos hidroxilo/carboxilo/amino del EPS proporcionan numerosos sitios de adsorción; después de la adsorción, enriquecimiento → degradación/precipitación.

3. Separación de agua-lodos

• Densidad del flóculo ≈ 1,02–1,05 g/cm³, se sedimenta fácilmente por gravedad (tanque de sedimentación secundario).

• Excelentes flóculos: SV30=20–30%, SVI=50–150 ml/g, sedimentación rápida, efluente claro.

• Flóculos sueltos/envejecidos → acumulación de lodos → efluente turbio, pérdida de lodos.

4. Protección y resistencia al estrés

• Anti-fagocitosis: la encapsulación de EPS dificulta que los protozoos se aprovechen de ellos, manteniendo la biomasa estable.

• Resistencia a la toxicidad: el EPS adsorbe/amortigua sustancias tóxicas (metales pesados, fenoles, cianuros), protegiendo las células bacterianas.

• Resistencia a los golpes: El microambiente interno permanece estable bajo fluctuaciones de pH/temperatura/carga, proporcionando una fuerte resistencia a los golpes.

5. Eliminación de nitrógeno y fósforo

• Nitrificación: Las bacterias nitrificantes en la zona aeróbica de la superficie convierten el NH₄⁺ en NO₃⁻.

• Desnitrificación: Las bacterias desnitrificantes en la zona anóxica interna convierten NO₃⁻ en N₂ (eliminación de nitrógeno).

• Eliminación de fósforo: las bacterias que acumulan polifosfato-absorben aeróbicamente fósforo y lo liberan anaeróbicamente, mientras que el lodo residual descarga fósforo.

6. Estabilidad ecológica

• Se forma una cadena alimentaria de bacterias/hongos/protozoos/metazoos dentro del flóculo, lo que inhibe el crecimiento excesivo de bacterias filamentosas y previene la acumulación de lodos.

• Los protozoos (Vorticella/rotíferos) sirven como organismos indicadores: Más Vorticella → mejor actividad del flóculo y efluente más claro.

• Buenos flóculos: Amarillo claro/transparente, estructura compacta, bordes limpios, tamaño uniforme, sedimentación rápida, sobrenadante claro.

• Flóculos pobres: color oscuro, estructura suelta, bordes borrosos, muchos fragmentos pequeños, sedimentación lenta, sobrenadante turbio.

• Examen microscópico: observe con un aumento de 400x; Los flóculos grandes y densos con muchas Vorticella son superiores.

• Oxígeno disuelto (OD): 2–4 mg/L (demasiado alto → flóculos sueltos; demasiado bajo → ennegrecimiento y mal olor). • Proporción de nutrientes: C:N:P=100:5:1 (Deficiencia de nitrógeno → aumento de volumen de bacterias filamentosas; Deficiencia de fósforo → flóculos sueltos).

• pH: 6,5–7,5 (Demasiado ácido → desintegración; Demasiado alcalino → envejecimiento).

• Temperatura: 20–35 grados (baja temperatura → crecimiento lento, flóculos sueltos).

• Tiempo de retención de lodos (SRT): 5 a 15 días (demasiado corto → muchos flóculos nuevos, mala sedimentación; demasiado largo → envejecimiento, baja actividad).

Los flóculos son el "corazón" del tratamiento biológico de aguas residuales: formados por la agregación de zoogloea y EPS (microorganismos extracelulares), sus funciones principales son la adsorción, degradación, sedimentación y resistencia al estrés; su cantidad, tamaño y estructura determinan directamente la calidad del efluente y la estabilidad del sistema. Controlar el OD, los nutrientes, el pH, la temperatura y la edad del lodo durante la operación puede mantener flóculos de alta-calidad con estructura compacta, alta actividad y buena sedimentación.