Анаэробное окисление

В наиболее широком смысле под анаэробными принято понимать процессы, для осуществления которых не требуется участие кислорода. Результатом их осуществления становятся углекислота, метан, водород, аммиак и сероводород, продукты распада органических веществ.

Степень аэробности среды

Степень аэробности среды характеризуется прежде всего ее окислительно-восстановительным потенциалом – физической величиной, выражаемой в вольтах и измеряемой посредством потенциометрии. В среде, максимально насыщенной кислородом, показатель может достигать 41. При насыщении среды водородом он приближается к нулю. Число 28 позволяет делать выводы о том, что процессы окисления и равновесия сбалансированы.

Наблюдается четкая зависимость между окислительно-восстановительным потенциалом среды и параметрами жизнедеятельности организмов. Таким образом, воздействуя на него и меняя на свое усмотрение, можно регулировать их численность. Однако не стоит забывать и об обратной зависимости: выделяя продукты обмена, а также используя адаптационные механизмы, микроорганизмы также могут вилять на окислительно-восстановительный потенциал среды, в которой они находятся.

Классификация анаэробов

Различают два основных типов анаэробов:

1. Факультативы (кишечная палочка, стафилококк, стрептококк, шигелл). Приспособлены к существованию как в кислородной, так кислородсодержащей среде).
2. Облигатные существуют исключительно в бескислородной среде. Малейший контакт с этим газом приводит к гибели этих организмов.

Облигатные микроорганизмы также делятся на две категории:

1. Клостридии – возбудители развития ряда инфекций, в частности бутулизма, столбняка. Образуют споры.
2. Неклостридиальные – не представляющие опасности как для человека, так и других живых существ. Это – бактериоды, эубактерии, пейллонеллы, пептококки. Не образуют споры.

В жидкой питательной среде факультативы равномерно распределены по всем ее слоям, облигатные же, избегая контакта с кислородом, сосредоточены в нижних.

Методы анаэробной очистки сточных вод

Поскольку процесс анаэробной очистки осуществляется без участия кислорода, фактически он представляет собой брожение, либо ферментацию, в процессе которых наблюдается выработка метана.

Органические соединения при этом распадаются на более простые, проходя несколько стадий.  Каждая из них происходит с участием микроорганизмов, отличающихся разным характером воздействия.

1. Фаза гидролиза. Позволяет разложить сложные углеводороды на более простые составляющие и воду. Бактерии способствуют тому, что белки распадется до аминокислот, из жиров получаются жирные кислоты, происходит образование сахара из углеводов.
2. Фаза промежуточного окисления продолжает процесс преобразования органических соединений, образуя альдегиды, спирты и органические кислоты.
3. Третья фаза обеспечивает возможность осуществить окисление всех продуктов, участвующих в реакция до уксусной кислоты и водорода.
4. На заключительной фазе происходит включение в процесс метанобразующих бактерий. Они питаются продуктами распада, выделенных в результате предыдущих реакций, выделяя при этом углекислый газ и метан. Прирост илистой массы при этом несущественен.

Фазы анаэробной очистки тесно связаны между собой, из-за чего нарушение одной из них неизбежно приведет к дестабилизации всего процесса в целом. Это объясняется тем, что питательной средой для микроорганизмов на каждой следующей стадии становятся вещества, произведенные на предыдущих.

Для того чтобы процесс очистки происходил более эффективно, важно ответственно отнестись к определению качественного состава органики стока. Белки, жиры и углеводы разлагаются с разной скоростью, зная их процентное содержание можно эффективнее рассчитывать и контролировать описанный процесс.

На скорость протекания стадий, в особенности двух последних в значительной степени влияет уровень кислотности среды.

Анаэробное окисление: брожение и гниение

Брожение представляет анаэробный процесс, в ходе которого происходит превращение органических веществ, не содержащих азот в более простые соединения посредством включения микроорганизмов. При этом осуществляется выделение энергии и накопление продуктов неполного окисления. Главная функция брожения – образование энергии, поддерживающей процессы жизнеобеспечения внутри микроорганизмов.

Также как брожение, гниение представляет собой процесс разложения органических веществ. Однако в отличие от брожения, гниение осуществляется под воздействием аммонификаторов и сопровождается выделением газообразного аммиака. Процесс происходит главным образом в белковых соединениях, содержащих азот.