|
|
Кузнецов A. E. Научные основы экобиотехнологии . Раздел 2
Кузнецов A. E. Научные основы экобиотехнологии . Страница 192
Аноксигенному окислению и анаэробному сбраживанию подвергаются органические субстраты и ксенобиотики: природные полимеры (целлюлоза и белки), углеводы и жиры, органические спирты, кислоты и основания, углеводороды, хлорированные соединения и др.
При использовании свободного кислорода при окислении органических субстратов выделяется больше энергии, чем при использовании в качестве акцептора электронов нитратов и сульфатов. Наименьшее количество энергии выделяется при метанообразовании, где окислителем является CO2. В соответствии с выделяемой энергией при окислении органических соединений (табл. 2.9) акцепторы электронов используются в такой последовательности: O2, NO3', SO42", CO2,
Не всегда более энергетически выгодные реакции репрессируют протекание менее энергетически выгодных. Так, микроорганизмы могут осуществлять денитрификацию и сульфатредукцию и в аэробных условиях. Одновременно могут протекать сульфатредукция и метанообразование, нитрификация и денитрификация, окисление сульфидов и сульфатредукция.
Важный фактор, управляющий анаэробными процессами - окислительно-восстановительный потенциал среды. Облигатные анаэробы могут осуществлять обмен веществ при Eh не выше +110 - +170 мВ (гН2 < 18-20), но размножаются они при более низких значениях Eh -330 —260 мВ (гН2 не более 3-5).
При использовании микроорганизмами акцепторов электронов Eh снижается, создаются условия сначала для развития аэробов, а по мере понижения Eh - денитрификаторов, сульфатредукторов и метаногенов. В плотных флокулах или гранулах аэробного активного ила достаточно большого размера (диаметром > 2-3 мм) или в биопленках толщиной > 1-2 мм, где диффузия кислорода затруднена, аэробное дыхание сменяется на анаэробное в направлении от поверхности вглубь гранулы или биопленки. Возникает стратификация концентраций кислорода, нитратов, сульфатов и продуктов их восстановления вдоль профиля гранулы или пленки (рис. 2.17). В таких микробиотопах аэробные микроорганизмы находятся снаружи гранулы или пленки, а нитратредукторы и сульфатредукторы внутри. Во внутренней зоне возможно развитие также процессов брожения Сахаров, аминокислот, маслянокислое и др. Однако условий, существующих внутри фло- кул ила и пленок сооружений аэробной очистки, недостаточно для развития метаногенных бактерий. 