2.2 Кислотообразующие бактерии

Кислотообразующие бактерии представлены облигатными и факультативными анаэробами. Выделено из бродящего осадка от 50 до 92 видов, половину из них составляют спорообразующие формы. Они различны по физиологическим особенностям. Степень развития отдельных физиологических групп зависит от состава обрабатываемых осадков. Органические вещества разлагаются аммонифицирующими, целлюлозными, жирорасщепляющими бактериями. В анаэробном иле найдены денитрофикаторы и судьфатредецирующие бактерии. Обнаружены виды потребляющие в качестве источника углерода совершенно определенные вещества. Макромолекулы белков, жиров и углеводов разрушаются в основном спорообразующими бактериями. Важное значение в процессах брожения имеют клострии. В зависимости от используемого субстрата различают- клостридии, обладающие сахаролитической активностью, которые окисляют вещества углеводной природы; клостридии, имеющие активные протеалитические ферменты, в качестве субстрата используют белки и продукты их гидролиза; клостридии, сбраживающие гетероциклические азотосодержащие соединения.

В целом группа кислотообразующих бактерий осуществляет процесс брожения сложных субстратов в широком диапазоне рН. Время генерации для некоторых видов составляет 20-30 мин.

Кислотное брожение осуществляют кислотообразующие бактерии. Благодаря им все органические компоненты осадков подвергаются деструкции. Анаэробный ил обладает гидролитической активностью. В нем обнаружены гидролитические ферменты: протеазы, глюкозидазы, липазы. Под действием этих ферментов исходные вещества осадка и активного ила, подвергаясь внеклеточному гидролизу, превращаются в соединения, которые доступны клеткам бактерии.

Внутриклеточные превращения простых сахаров приводит к образованию ПВК - ключевого промежуточного продукта метаболизма (углеводов, глицерина, аминокислот). В результате разложения аминокислот бактериями появляется аммиак, а в случае серосодержащих аминокислот - сероводород.

Продукты гидролиза жиров используются многими видами кислотообразующих бактерий. В ходе ферментативных реакций глицерин превращается в фосфоглицериновый альдегид, который затем включается в обмен углеводов.

Таким образом, кислотообразующие бактерии превращают белковые соединения, жиры и углеводы осадков в низшие жирные кислоты, спирты, аммиак, водород и сероводород.

2.3 Метановое брожение

Метановое брожение— процесс биодеструкции органических веществ с выделением свободного метана.

Органические соединения + Н₂О→ СН₄+СО₂+С₅Н₇NО₂+NH₄+HCO₃.

Органические соединения (белки, углеводы, жиры), которые присутствуют в биомассе, начинают распадаться на простейшие органические соединения (аминокислоты, сахара, жирные кислоты) под действием гидролитических ферментов. Эта стадия называется — гидролизом и протекает под воздействием ацетогеных бактерий. На второй стадии происходит гидролизное окисление части простейших органических соединений под воздействием гетероацетогенных бактерий, в результате которой получается ацетат, двуокись углерода и свободный водород. Другая часть органических соединений с полученным ацетатом на 2 стадии ацетатом образует С₁ соединения (простейшие органические кислоты). Полученные вещества являются питательной средой для метанобразующих бактерий 3 стадии. 3 стадия протекает по двум процессам, вызванные различной группой бактерий. Эти две группы бактерий преобразуют питательные соединения 2-ой стадии в метан СН₄, воду Н₂0, двуокись углерода.

Процесс анаэробного брожения происходит в бактериальной биомассе и включает конверсию сложных органических соединений — полисахаров, жиров и белков в метан СН₄ и оксид углерода СО.

По пищевым потребностям бактерии разделяются на три вида: 1 вид — гидролизные или ацетогеные. Этому виду принадлежат протеолитические, целлюлолитические, облигатные анаэробы, факультативные анаэробы. К 2-му виду относят — гомоацетатные бактерии. К 3-му виду относят метаногенные бактерии — хемолитотрофные бактерии З стадии, перерабатывающие оксид углерода и водород на метан и воду стадия А, и бактерии стадии В — ниткоподобные палочки, коки и ланцетоподобные, которые перерабатывают муравьиную и уксусную кислоты а также метанол на метан и оксид углерода. Кроме природных субстратов анаэробные популяции расщепляют фенолы и сернистые соединения. В зависимости от состава раствора биомассы и вида бактерий, в биологическом реакторе будет происходит изменение значений рН, температуры и редокс-потенциала среды.