АНАЭРОБНОЕ БИОХИМИЧЕСКОЕ ОКИСЛЕНИЕ

 

Анаэробное биохимическое окисление органических веществ протекает без доступа кислорода с помощью анаэробных бактерий в процессах брожения. В зависимости от образующихся продуктов различают несколько видов брожения: спиртовое, пропионовокислое, молочнокислое, метановое и др. Конечными продуктами брожения являются спирты, кислоты, ацетон, газы брожения (СО₂, Н₂, СН₄).

В практике обработки загрязненных органическими веществами вод широко используют метановое брожение. Этот процесс очень сложный и окончательно не изучен. Принимают, что метановое брожение состоит из двух последовательных фаз:

1) кислая фаза, когда из сложных органических веществ образуются более простые вещества: жирные кислоты, спирты, аминокислоты, аммиак, глицерин, ацетон, сероводород, диоксид углерода, водород;

2) щелочная (метановая) фаза, когда из этих промежуточных продуктов образуется метан и углекислота.

Основная реакция образования метана записывается следующим уравнением:

4Н₂А + СО₂ ® СН₄ + 4А + 2Н₂О, (202)

где Н₂А – исходное органическое вещество, содержащее водород.

Имеют место и другие реакции при наличии водорода:

3Н₂ + СО ® СН₄ + Н₂О (203)

или в отсутствии водорода:

4СО + 2Н₂О ® 3СО₂ + СН₄. (204)

Кроме того при распадении уксусной кислоты метан образуется по следующим реакциям:

СН₂СООН ® СН₄ + СО₂, (205)

СО₂ + 4Н₂ ® СН₄ + 2Н₂О. (206)

При наличии в среде сульфатсодержащих веществ имеет место процесс с участием сульфатвосстанавливающих микроорганизмов:

. (207)

Конечными продуктами брожения в анаэробных условиях могут быть азот или аммиак. Например, реакция денитрификации:

. (208)

Основными параметрами, контролирующими процессы сбражи-вания, являются температура, содержание органического вещества в среде, перемешивание среды. Высокую степень анаэробного сбражи-вания можно достичь при более высокой температуре процесса, с кон-центрацией беззольного вещества более 15 г/л при интенсивном пере-мешивании и рН среды 6,8–7,2. Обычно сбраживание проводят в мезо-фильных (30–35 °С) и термофильных (50–55 °С) условиях. Эффектив-ность сбраживания тормозится присутствием катионов тяжелых металлов (меди, никеля, цинка), избытка ионов , сульфидов и другое.

 

 

Контрольные вопросы

1. Объясните механизм биохимического окисления органичес-ких веществ в водной среде.

2. На какие группы делятся микроорганизмы относительно потребления кислорода среды? Их характерные особенности.

3. Объясните закономерности распада органических веществ в процессах их биохимического окисления.

4. Охарактеризуйте цикл превращения азота при биохими-ческом окислении. Приведите основные реакции.

5. Объясните динамику роста биомассы в процессах биохими-ческого окисления органических веществ.

6. Охарактеризуйте влияние отдельных факторов среды на скорость биохимического окисления.

7. Объясните сущность механизма потребления кислорода микроорганизмами в водной среде.

8. Объясните механизм биохимического окисления в анаэроб-ных условиях. Приведите примеры реакции.