Біохімічні методи очищення стічних вод.

Мікроорганізми. Особливості їх побудови та функціонування

При біологічному очищенні має місце біодеструкція, при якій органічні речовини, що містять вуглець, руйнуються до більш простих хімічних з’єднань, а неорганічні окислюються до більш високого ступеня окислення. Першим ступенем біодегезації процесу являється неповне руйнування речовин,що призводить до утворення проміжних продуктів ― метаболітів. Це попередня стадія біодегазації. Наступна дія бактерій може призвести до подальшого розкладання метаболітів та отриманню СО₂,Н₂О та мінеральних солей. Таке повне руйнування називається кінцевою або повною біодеструкцією

Біодегазацією).

В біохімічних процесах беруть участь велика кількість мікроорганізмів, які відрізняються побудовою, формою, розмірами та здатністю засвоювати з’єднання.

Такі мікроорганізми поділяють на 4 групи:

· бактерії (бацилус, протобактерії);

· актиноміцети;

· мікроскопічні гриби;

· дріжджі.

Бактерії,в тому числі актиноміцети, відносяться до прокаріотів ― в їх клітинах немає диференційного ядра. Гриби та дріжджі ― до еукаріотів ― мають ядро. Більшість мікроорганізмів,що беруть участь у процесах очищення стічних вод ― гетеротрофи, за виключення синьо-зелених водоростей. Вони здатні засвоювати СО₂ та сонячну енергію.

Бактерії ― одноклітинні мікроорганізми. Вони можуть бути кулеподібної (коки) або циліндричної (палички ― прямі, зігнуті) форми. Бактерії розмножуються шляхом бінарного ділення з утворенням двох однакових клітин. Часто актиноміцети теж відносять до бактерій через відсутність ядра. Однак, актиноміцети, на відмінну від бактерій,утворюють міцелій та розмножуються вегетативно. І бактерії, і актиноміцети бувають аеробними та анаеробними.

Мікроскопічні гриби являють собою організми,які ростуть у вигляді довгих гіф (щупальця). Гіфи можуть бути розділені перегородками. Ці перегородки називаються септами. Септи ділять гіфи на окремі клітини. При рості грибів гіфи переплітаються і утворюють розгалужений міцелій. Товщина гіфа і міцелію у грибів більша, ніж у актиноміцетів. Розмножують гриби вегетативно. За типом живлення ― гетеротрофи, по відношенню до повітря ― аероби.

Дріжджі ― одноклітинні мікроорганізми, що відносяться до найпрості-

ших сумчастих грибів ― аскоміцетів. Форма клітин ― овальна, кулеподібна або витягнута і може змінюватися залежно від умов навколишнього середивища. Дріжджові клітини крупніші за бактеріальні. Розмножуються дріжджі брунькуванням. Більшість дріжджів анаероби.

Мікроби різноманітні за своїми фізіологічними властивостями та необхідності різних умов, в яких вони можуть жити, живитися і розмножуватися. Тому застосування біохімічних методів дає можливість видаляти зі стічних вод різноманітні,навіть токсичні,органічні сполуки.

У живій клітини при біохімічному очищенні одночасно протікають різні багатостадійні процеси:

- окислення та відновлення;

- синтез та розпад;

- перенесення метильних радикалів;

- гліколіз.

Гліколіз ― це процес розпаду однієї молекули глюкози з виділенням енергії, достатньої для утворення двох молекул АТФ (аденозинтрифосфат). Гліколіз протікає під дією 10 ферментів. Гліколіз може перебігати без використання кисню ― анаеробний процес або з киснем ― аеробний процес. Розпад молекули глюкози по аеробному дає енергію для відновлення 38-ми молекул АТФ та протікає інтенсивніше у 19 разів у порівнянні з анаеробним.

Деякі мікроорганізми володіють здатністю брати участь у ряді етапів розкладу речовини. Наприклад, вони можуть використовувати білки, вуглево-ди,окислювати спирти та кислоти,а потім альдегіди; споживати елементарний азот і азотоорганічні молекули (зв’язаний азот). Але є такі мікроорганізми, які здатні споживати лише певні вуглеводи та амінокислоти, не використовуючи інших. Одні види мікроорганізмів можуть проводити розклад органічних речовин до кінця, а інші ― тільки до утворення метаболітів.

Мікроорганізми не мають спеціальних органів живлення. Живильні речовини поступають в клітину через всю поверхню тіла і лише при умові розчинення цих речовин у воді або ліпідах. Речовини,нерозчинні у воді, або ті,що утворюють колоїдні розчини (білки, жири, клітковина),попередньо переводять у водорозчинний стан у результаті дії на них ферментів-каталізаторів. Ферменти викликають гідроліз речовин до більш простих і розчинних у воді речовин. Характерною особливістю ферментів є їх висока специфічність ― кожний фермент діє на строго визначену речовину. Тому мікроорганізми виробляють в собі комплекс різноманітних ферментів,що відповідає встановленим його функціональним потребам.

Процес ферментизації протікає з великою інтенсивністю, що забезпечує швидкий обмін між клітиною та навколишнім середовищем. Велике значення має здатність різних речовин проникати всередину клітини.