Технологии

Стадии ферментации и разложения сложной органики

27 мая 2014

Автор статьи: Ирина Гудилина

Статьи по теме:

В предыдущей статье мы остановились на процессе поглощения бактериями кислорода, а в этой - продолжим рассмотрение стадий биологической ферментации. Первая из них заключается в улавливании загрязнений, протекающий сразу же после смешения сточной воды с биомассой активного ила, при этом на, поверхности хлопьев происходит адсорбция, то есть оседание загрязняющей органики с последующей коагуляцией.

При этом улавливание частиц загрязнений происходит за счет

- хемосорбции, то есть создания химических связей между атомами и молекулами загрязнений

- и биосорбцией, за счет специфических свойств биополимерного геля, выделяемого флокулообразующими бактериями.

То есть, первая стадия заключается в механическом удалении загрязнений и начале окисления бактериями активного ила легкоразлагающихся органических веществ. При этом ферментирование происходит сначала на внутриклеточном уровне.

1. Эта легкокисляемая органика поступает в клеточное пространство с помощью осмотического давления через полупроницаемые клеточные мембраны.

2. Процент легко окисляемых органических веществ в очищаемых стоках определяет продуцирование клетками бактерий биополимерного геля, от чего зависит плотность и способность к осаждению хлопьев активного ила.

3. При высоких концентрациях загрязнений в сточных водах на первой стадии очистки наблюдается высокий уровень поглощения кислорода.

4. При этом весь содержащий в стоках кислород может быть потреблен в течение часа, при этом снижение концентрации загрязняющих веществ может доходить до 60%.

На второй стадии происходит разложение сложных органических веществ, так как они не могут быть транспортированы во внутриклеточное пространство, поскольку слишком велики для проникновения через клеточные мембраны.

Высокополимерные молекулы

полисахаридов,
липидов
и протеинов

гидролизируются до более простых полимерных соединений под действием ферментов гидролазы. В результате катаболизма, реакции распада и обеспечения клеточного энергетического обмена, а также анаболизма, то есть размножения биомассы, происходи разложение и усваивание сложных органических полимеров.

Фаза катаболизма делится на три этапа:

на первом идет образование мономеров,
на втором – они транспортируются в клетки,
а на третьем этапе происходит продуцирование энергии,

которая затем затрачивается на стадию анаболизма, то есть на прирост биомассы. На этой стадии продолжается улавливание загрязнений с помощью биополимерного геля и идет их окисление клеточными ферментами, выделяемыми бактериями, населяющими хлопок активного ила, в окружающую среду.

Получить консультацию специалиста Консультация

Механизм внеклеточного окисления ферментами, выделяемыми бактериями, позволяет разлагать большие количества органики, чем при пропускании через внутриклеточное пространство, поэтому он достаточно эффективен для разложения большей части загрязнений органического происхождения, присутствующих в очищаемой сточной воде.

1. Органические загрязнения при взаимодействии с ферментами образуют своеобразный комплекс.

2. При этом на каждый вид органических загрязнений оказывает действие соответствующий ему фермент, расщепляющий его на более простые органические вещества.

3. Поэтому, при добавлении в сточные воды нового вида органических загрязнений, который бактерии активного ила ранее не использовали в качестве пищевого субстрата, необходимо определенное время, прежде чем начнется выработка нового типа фермента, разлагающего ранее неизвестные бактериям активного ила вещества.

4. После гидролиза полимеров до более простых веществ, происходит их транспортировка и поглощение во внутриклеточное пространство.

5. Ферменты, окисляющие полимеры вне клеточного пространства могут существовать значительно дольше выделивших их бактерий, поэтому негативное влияние на численность флокулообразующих организмов, имеет эффект отсрочки.

6. К числу факторов, негативно влияющих на сами ферменты, относятся изменение кислотности среды, повышение температуры свыше 40 градусов Цельсия, а так же присутствие токсичных веществ.

7. Следовательно, на второй стадии очистки формируются штаммы бактерий, наиболее приспособленные к ферментативному разложению органических загрязнений поступающих на очистку сточных вод.

Эффективность очистки связана с многокомпонентным составом бактерий, обеспечивающих выделение ферментов, необходимых для разложения разного вида органических загрязнений. Поэтому активный ил, имеющий в своем составе множество бактериальных популяций, имеет преимущества перед культурами бактерий, адаптированных под определенные виды загрязнений.

1. Кроме ферментативного разложения сложных полимеров, на второй стадии идет восстановление активности иловой биомассы, подавленной к концу первой стадии.

2. Так как при ферментативном гидролизе сложной органики потребность в кислороде много меньше, чем на начальной стадии, поэтому в водной среде идет его накопление.

3. Если процессы второй стадии проходят в оптимальных условиях, то при внеклеточном окислении может быть удалено до 75% загрязняющей органики и соответственно снижены показатели БПК.

Третья, заключительная стадия биохимического окисления, характеризуется переходом солей аммония в соли азотистой и азотной кислот, дооокислением сложноокисляемых органических соединений и регенерацией активного ила. На этой стадии происходит снижение и стабилизация потребления растворенного кислорода и происходит переход на стадию эндогенного дыхания, при которой оно становится минимальным.

1. Время, необходимое на прохождение этой стадии, составляет от четырех до шести часов при очистке бытовых сточных вод и может удлиняться до двадцати при очистке сточной воды сложного состава.

2. Оптимальный режим протекания этой фазы зависит так же от возраста активного ила, времени его пребывания в системе.

3. Чем они больше и меньше нагрузка на биомассу, тем более длительной становится фаза эндогенного дыхания, когда бактерии в качестве окислителя используют азот, а не кислород.

4. Поэтому для поддержания третьей фазы биохимического окисления следует обеспечивать постепенное изменение качественного состава обрабатываемых стоков, а также концентраций содержащихся в них загрязняющих веществ.

Для получения более полной информации, надо обратиться к нашим специалистам по телефону
+7 (495) 268-0242, или почте info@nomitech.ru, они окажут помощь в подборе необходимого оборудования, которое будет соответствовать вашим требованиям как в части технических характеристик, так и в ценовом плане.