Каталог товаров
Каталог продукции Весь каталог >>
Корзина пуста

Стадии ферментации и разложения сложной органики

осадок активного ила

Каталог очистных сооружений

ok.pngНачало темы: Механизм и принципы биохимического окисления органических загрязнений


В предыдущей статье мы остановились на процессе поглощения бактериями кислорода, а в этой - продолжим рассмотрение стадий биологической ферментации.

вопрос.png


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%.

вопрос.png


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.

восклицание.png


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.

восклицание.png


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 40оС, 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.

вопрос.png


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 так же концентраций содержащихся в них загрязняющих веществ.


В этой статье мы постарались подробно рассмотреть все стадии и процессы, протекающие при биохимическом окислении органических загрязнений. Поэтому нам будут интересны ваши дополнения и комментарии, основанные на богатом практическом опыте. Связаться с нами можно по телефону +7 (495) 268-0-242, или по электронной почте info@nomitech.ru.

Автор

Автор: Ирина Гудилина

Дата: 27 Май 2014 00:00

Комментариев нет

  Читайте также Соотношение ХПК и БПК для сточных вод различного происхождения Форма и конструкция биметаллических шайб Кавитация Стадии и методы удаления влаги из осадков и их особенности Особенности строения и работы ленточных фильт-прессов, а также виды обезвоживаемых на них осадков Вернуться назад