27. Микробиологична характеристика на анаеробна утайка и биофилм. Принципна схема на анаеробно биологично третиране на St.
Анаеробната утайкае биоценоза от m / организми, които ферментират утайки.
Бактериалната популация на анаеробната утайка е разделена на две групи. Първата група се състои от бактерии, които използват органични вещества от първоначалния субстрат (утайка) в енергийния метаболизъм. Тази група е обединена под общото наименование киселинообразуващи бактерии, т.к. мастните киселини са техните основни крайни продукти.
Втората група включва специфични видове бактерии, способни да превръщат метаболитите на киселинообразуващите бактерии в крайни продукти на метановата ферментация - метан и въглероден диоксид. Бактериите от втората група се наричат бактерии, произвеждащи метан.
Анаеробното пречистване на отпадъчните води се извършва в метатанкове.
Процесът на биохимично окисление на веществата при анаеробни условия. Преминава на 2 етапа
1.Етап на киселинна ферментация.
Осъществява се от киселинообразуващи бактерии. Благодарение на тях всички органични компоненти на седиментите се разрушават. Анаеробната утайка има хидролитична активност. Съдържа хидролитични ензими: протеази, глюкозидази, липази. Под действието на тези ензими първоначалните вещества на утайката и активната утайка, подложени на извънклетъчна хидролиза, се превръщат в съединения, които са достъпни за бактериалните клетки.
Вътреклетъчната трансформация на простите захари води до образуването на PVC - основен междинен продукт на метаболизма (въглехидрати,глицерол, аминокиселини). В резултат на разграждането на аминокиселините от бактерии се появява амоняк, а в случай на съдържащи сяра аминокиселини - сероводород.
Продуктите за хидролиза на мазнини се използват от много видове бактерии, образуващи киселина. По време на ензимни реакции глицеролът се превръща във фосфоглицералдехид, който след това се включва в метаболизма на въглехидратите.
По този начин бактериите, образуващи киселина, превръщат протеиновите съединения, мазнините и въглехидратите в утайките от отпадъчни води в по-ниски мастни киселини, алкохоли, амоняк, водород и сероводород. Киселиннообразуващите бактерии са представени от облигатни и факултативни анаероби. От ферментиращата утайка са изолирани от 50 до 92 вида, като половината от тях са спорообразуващи форми. Те са различни по физиологични характеристики. Степента на развитие на отделните физиологични групи зависи от състава на третираните утайки.
2. етап на алкална ферментация.
Осъществява се от бактерии, произвеждащи метан. По време на ферментацията на оцетна киселина и метилов алкохол се синтезира метан в резултат на редукция на метиловата група.
Различен механизъм на образуване на метан е характерен за тези видове метаногенни бактерии, които не могат да използват оцетна киселина и метанол. Тези бактерии синтезират метан в резултат на редукция на въглероден диоксид в съответствие с реакцията:
По-сложни вещества, като маслена, пропионова и капронова киселина, също участват в процеса на образуване на метан. Трансформацията им се извършва по вида на реакцията (3), в която вместо молекулярен водород участват изброените органични субстрати. Например, когато се използва етилов алкохол, той се окислява до CH3COOH с едновременно намаляване на въглеродния диоксид според вида на реакцията:
Някои видове метаногенни бактерии възстановяват CO2 чрез консумация на молекулярен водород:
Почти всички метаногенни бактерии принадлежат към мезофилите. Оптималната температура е 35-40 ° С. Половината от метанообразуващите бактерии използват въглероден диоксид като източник на въглерод. Метагенните бактерии не могат да консумират сложни органични съединения. Амониевите съединения служат като източник на азот за метанообразуващите бактерии.
Така всички известни начини за получаване на метан се свеждат до реакции от 2 вида: редукция на метиловата група на оцетна киселина и метанол и редукция на въглероден диоксид, който действа като краен акцептор на водород.
1 - пясъчни капани; 2 - първични утаителни резервоари; 3 - аерационен резервоар; 4 - вторични утаителни резервоари; 5 - биологични езера; 6 - изясняване; 7 - обработка с реагент; 8 - метатанк; AI - активна утайка
Отпадъчните води постъпват в изравнителя, където се извършва интензивно смесване на различни по качествен и количествен състав отпадъчни води. Смесването се извършва чрез подаване на въздух. Ако е необходимо, биогенни елементи в необходимите количества и амонячна вода също се подават в еквалайзера за създаване на определена стойност на pH. Времето на престой в хомогенизатора обикновено е няколко часа. Биологичното пречистване на водата се извършва в аерационни резервоари. Аеротенкът е отворена стоманобетонна конструкция, през която преминават отпадни води, съдържащи органични замърсители и активна утайка. Суспензията на утайките в отпадъчните води през цялото време, прекарано в аерационния резервоар, се подлага на въздушна аерация. Интензивното аериране на суспензията от активна утайка с кислород възстановява способността й да абсорбира органични примеси.