27. Мікробіологічна характеристика анаеробного мулу та біоплівки. Принципова схема анакеробної біологічної очистки св.
Анаеробним муломназивають біоценоз м/організмів, що зброджують опади.
Бактеріальне населення анаеробного мулу поділяється на дві групи. Першу складають бактерії, що використовують в енергетичному обміні органічні речовини вихідного субстрату (осаду). Цю групу поєднують під загальною назвою кислотоутворюючі бактерії, т.к. Основними кінцевими продуктами їхньої життєдіяльності є жирні кислоти.
До другої групи входять специфічні види бактерій, здатні перетворювати метаболіти кислотоутворюючих бактерій на кінцеві продукти метанового бродіння - метан і діоксид вуглецю. Бактерії другої групи називають метанотворчими.
Анаеробне очищення стічних вод проводиться в метатенках.
Процес біохімічного окиснення речовин в анаеробних умовах. Проходить у 2 стадії
1.стадія кислого бродіння.
Її здійснюють кислотоутворюючі бактерії. Завдяки їм усі органічні компоненти опадів зазнають деструкції. Анаеробний мул має гідролітичну активність. У ньому виявлено гідролітичні ферменти: протеази, глюкозидази, ліпази. Під дією цих ферментів вихідні речовини осаду та активного мулу, піддаючись позаклітинному гідролізу, перетворюються на сполуки, які доступні клітинам бактерії.
Внутрішньоклітинні перетворення простих цукрів призводить до утворення ПВК - ключового проміжного продукту метаболізму (вуглеводів,гліцерину, амінокислот). В результаті розкладання амінокислот бактеріями з'являється аміак, а у разі сірковмісних амінокислот - сірководень.
Продукти гідролізу жирів використовуються багатьма видами кислотоутворюючих бактерій. В ході ферментативних реакцій гліцерин перетворюється на фосфогліцериновий альдегід, який потім включається в обмін вуглеводів.
Таким чином, кислотоутворюючі бактерії перетворюють білкові сполуки, жири та вуглеводи опадів стічних вод на нижчі жирні кислоти, спирти, аміак, водень і сірководень. Кислотоутворюючі бактерії представлені облігатними та факультативними анаеробами. Виділено з осаду, що бродить, від 50 до 92 видів, половину з них складають спороутворюючі форми. Вони різні за фізіологічними особливостями. Ступінь розвитку окремих фізіологічних груп залежить від складу оброблюваних опадів.
2. стадія лужного бродіння.
Здійснюється метаноутворюючими бактеріями. При ферментації оцтової кислоти та метилового спирту метан синтезується внаслідок відновлення метильної групи.
Інший механізм утворення метану характерний для тих видів метаногенних бактерій, які не здатні утилізувати оцтову кислоту та метанол. Це бактерії синтезують метан у результаті відновлення діоксиду вуглецю за реакцією:
У процес метаноутворення залучаються і складніші речовини, такі як масляна, пропіонова, капронова кислоти. Перетворення здійснюється за типом реакції (3), у якій замість молекулярного водню беруть участь перелічені органічні субстрати. Наприклад, при використанні етилового спирту він окислюється до СНзСООН з одночасним відновленням діоксиду вуглецю за типом реакції:
Деякі види метаногенних бактерій відновлюють СО2, споживаючи молекулярний водень:
Майже всі метаногенні бактерії належать до мезофілів. Оптимальна температура становить 35-40С. Половина метанообразующих бактерій як джерело вуглецю використовують вуглекислий газ. Складні органічні сполуки метагенні бактерії не можуть споживати. Джерелом азоту для метанообразующих бактерій служать амонійні сполуки.
Таким чином, всі відомі шляхи одержання метану зводяться до реакцій 2 типів: відновлення метильної групи оцтової кислоти та метанолу та відновлення діоксиду вуглецю, що виконує роль кінцевого акцептора водню.
1 - пісковловлювачі; 2 – первинні відстійники; 3 – аеротенк; 4 – вторинні відстійники; 5 - біологічні ставки; 6 – освітлення; 7 – реагентна обробка; 8 – метатенк; АІ - активний мул
Стічні води надходять у посередник, де відбувається інтенсивне перемішування стоків з різним якісним та кількісним складом. Перемішування здійснюється з допомогою подачі повітря. У разі необхідності в середник подаються також біогенні елементи в необхідних кількостях і вода для аміаку для створення певного значення рН. Час перебування в середнику зазвичай становить кілька годин. Біологічне очищення води відбувається в аеротенках. Аеротенк є відкритою залізобетонною спорудою, через яку проходить стічна вода, що містить органічні забруднення та активний мул. Суспензія мулу в стічній воді протягом усього часу перебування в аеротенці піддається аерації повітрям. Інтенсивна аерація суспензії активного мулу киснем призводить до відновлення його здатності сорбувати органічні домішки.