甘度环境 | 复合菌种降解有机污染物(COD)的原理

2020-10-19 17:32:22 mf123456 149

一、细菌分解原理

有机污染物在厌氧或好氧的作用下被复合菌种内的各种细菌彻底分解成水和二氧化碳或甲烷,以满足细菌日常活动和增殖所需(详细过程看第三点)。一般来说,生物膜法形成的菌种体系较为完整,可形成污染物先厌氧菌分解成小分子物质再好氧菌彻底分解;活性污泥法则和污水处理系统工艺有关,甘度复合菌种根据不同的处理单元的环境条件分化出不同的细菌。例如反硝化生物滤池则反硝化菌种大量驯化产生,BBR工艺产出大量的芽孢杆菌。

二、原生动物分解原理

甘度复合菌种在污水处理系统中投加后可形成以某些原生动物例如钟虫等固着型微生物和放线菌为骨架,其他细菌及分泌物为主要结构形成稳定的生物群落。这些原生动物可以吃掉老死脱落的细菌(死泥)和部分易生化污染物(糖类或小分子蛋白质),且其分泌产物可以有效地加快生物膜的形成。从某种程度上来讲,糖类、有机氮和有机磷都可被这些原生动物所利用。

三、一般有机污染物微生物代谢全过程

第一类是分解代谢

复杂有机物先是在厌氧菌的作用下,分解成葡萄糖等易分解的有机物,再进一步降解,此部分过程一般分为四个阶段:首先是水解阶段,其次是产乙酸阶段、再是产氢阶段(一般和产乙酸阶段同时)、最后是产甲烷阶段。

糖类:糖酵解,这是大部分自养或异养生物、所有好氧和厌氧生物开始分解葡萄糖的代谢途径。糖酵解不需要氧气的参与,一般分为四个步骤进行:

①底物水平磷酸化②将六碳分子分解成俩个三碳分子③将两个电子转移给辅酶NAD④捕获能量储存到ATP中。其中甘度复合菌种中的枯草杆菌还具有戊糖磷酸途径,可以分解五碳糖。

糖酵解是不完全分解,其最终产物是丙酮酸,其可通过甘度复合菌种中不同的菌种产生的酶进一步代谢。具体见图

                3.jpg

在深度厌氧完成后,有机物(COD)的浓度复杂程度均大幅度降低,这部分剩余产物和未经历他发酵手段的丙酮酸会在氧气和需氧菌的参与下先脱二氧化碳形成乙酰辅酶A。

4.jpg

乙酰辅酶A再历经三羧酸循环(TCA)最终分解成二氧化碳和水。三羧酸循环的图解如下

5.jpg

脂肪:脂肪在厌氧生物作用下能发生水解生成甘油和三个脂肪酸。甘油通过糖酵解代谢。脂肪酸通常含偶数个碳,他们通过一个称为β-氧化的代谢途径分解成二碳单位。在该过程中,脂肪酸首选与辅酶A连接,脂肪酸β位碳被氧化从而释放出乙酰辅酶A,同时原脂肪酸链减少两个碳原子。这个过程重复进行,每次都释放出一分子乙酰辅酶A,形成的乙酰辅酶A通过TCA途径被氧化。

蛋白质:蛋白质在甘度复合菌种分泌的蛋白水解酶的作用下水解成单个氨基酸,接着氨基酸发生脱氨基反应,即去除氨基。脱去氨基的分子进入糖酵解、发酵或TCA彻底代谢。

第二类是生物合成,生物合成比较简单,即各种微生物将这些污染物当作合成物质的底物通过各种生物酶的催化下合成自身所需的物质,例如纤维素、肽聚糖、脂多糖等,甚至某些聚合物(荚膜)。当这些生物死亡时其尸体碎片则通过上述生物分解代谢途径彻底分解。

上述内容总结整理示意图如下。

6.jpg

注:上述反应原理流程图版权归属于北京能源集团,未经许可,禁止转载,侵权必究。