27. Микробиологическая характеристика анаэробного ила и биопленки. Принципиальная схема анакэробной биологической очистки св.

Анаэробным илом называют биоценоз м/организмов сбраживающих осадки.

Бактериальное население анаэробного ила подразделяется на две группы. Первую составляют бактерии, использующие в энергетическом обмене органичекие вещества исходного субстрата (осадка). Эту группу объединяют под общим названием кислотообразующие бактерии, т.к. основными конечными продуктами их жизнедеятельности являются жирные кислоты.

Во вторую группу входят специфические виды бактерий, способные превращать метаболиты кислотоообразующих бактерий в конечные продукты метановового брожения – метан и диоксид углерода. Бактерии второй группы называют метанообразующими.

Анаэробная очистка сточных вод проводится в метатенках.

Процесс биохимического окисления веществ в анаэробных условиях. Проходит в 2 стадии

1. стадия кислого брожения.

Ее 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 сточных вод в низшие жирные кислоты, спирты, аммиак, водород и сероводород. 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.

2. стадия щелочного брожения.

Осуществляется метанообразующими бактериями. При ферментации уксусной кислоты и метилового спирта метан синтезируется в результате восстановления метильной группы.

СН₃СООН -—— СН₄ + С02 (1)

4СН₃ОН -—- ЗСН₄ + СО₂ +2Н₂О (2)

Иной механизм образования метана характерен для тех видов метаногенных бактерий, которые не способны утилизировать уксусную кислоту и метанол. Это бактерии синтезируют метан в результате восстановления диоксида углерода по реакции:

4АН₂ + СО₂ -- СН₄ + 2Н₂О + А (3)

В процесс метанообразования вовлекаются и более сложные вещества, такие как масляная, пропионовая, капроновая кислоты. Превращение их осуществляется по типу реакции (3), в которой вместо молекулярного водорода участвуют перечисленные органические субстраты. Например, при использовании этилового спирта он окисляется до СНзСООН с одновременным восстановлением диоксида углерода по типу реакции:

2СН₃СН₂ОН+ СО₂ -- СН₄ + 2СН₃СООН

Некоторые виды метаногенных бактерий восстанавливают СО₂,потребляя молекулярный водород:

Почти все метаногенные бактерии принадлежат к мезофилам. Оптимальная температура составляет 35-40С. Половина метанообразующих бактерий в качестве источника углерода используют углекислый газ. Сложные органические соединения метагенные бактерии потреблять не могут. Источником азота для метанобразующих бактерий служат аммонийные соединения.

Таким образом, все известные пути получения метана сводятся к реакциям 2 типов: восстановление метильной группы уксусной кислоты и метанола и восстановление диоксида углерода, выполняющего роль конечного акцептора водорода.

1 - пескоуловители; 2 - первичные отстойники; 3 - аэротенк; 4 - вторичные отстойники; 5 - биологические пруды; 6 - осветление; 7 - реагентная обработка; 8 - метатенк; АИ - активный ил

Сточные воды поступают в усреднитель, где происходит интенсивное перемешивание стоков с различным качественным и количественным составом. Перемешивание осуществляется за счет подачи воздуха. В случае необходимости в усреднитель подаются также биогенные элементы в необходимых количествах и аммиачная вода для создания определенного значения рН. Время пребывания в усреднителе составляет обычно несколько часов. Биологическая очистка воды происходит в аэротенках. Аэротенк представляет собой открытое железобетонное сооружение, через которое проходит сточная вода, содержащая органические загрязнения и активный ил. Суспензия ила в сточной воде на протяжении всего времени нахождения в аэротенке подвергается аэрации воздухом. Интенсивная аэрация суспензии активного ила кислородом приводит к восстановлению его способности сорбировать органические примеси.