一、細(xì)菌分解原理
有機(jī)污染物在厭氧或好氧的作用下被復(fù)合菌種內(nèi)的各種細(xì)菌徹底分解成水和二氧化碳或甲烷,以滿足細(xì)菌日常活動(dòng)和增殖所需(詳細(xì)過程看第三點(diǎn))。一般來說,生物膜法形成的菌種體系較為完整,可形成污染物先厭氧菌分解成小分子物質(zhì)再好氧菌徹底分解;活性污泥法則和污水處理系統(tǒng)工藝有關(guān),甘度復(fù)合菌種根據(jù)不同的處理單元的環(huán)境條件分化出不同的細(xì)菌。例如反硝化生物濾池則反硝化菌種大量馴化產(chǎn)生,BBR工藝產(chǎn)出大量的芽孢桿菌。
二、原生動(dòng)物分解原理
甘度復(fù)合菌種在污水處理系統(tǒng)中投加后可形成以某些原生動(dòng)物例如鐘蟲等固著型微生物和放線菌為骨架,其他細(xì)菌及分泌物為主要結(jié)構(gòu)形成穩(wěn)定的生物群落。這些原生動(dòng)物可以吃掉老死脫落的細(xì)菌(死泥)和部分易生化污染物(糖類或小分子蛋白質(zhì)),且其分泌產(chǎn)物可以有效地加快生物膜的形成。從某種程度上來講,糖類、有機(jī)氮和有機(jī)磷都可被這些原生動(dòng)物所利用。
三、一般有機(jī)污染物微生物代謝全過程
第一類是分解代謝
復(fù)雜有機(jī)物先是在厭氧菌的作用下,分解成葡萄糖等易分解的有機(jī)物,再進(jìn)一步降解,此部分過程一般分為四個(gè)階段:首先是水解階段,其次是產(chǎn)乙酸階段、再是產(chǎn)氫階段(一般和產(chǎn)乙酸階段同時(shí))、最后是產(chǎn)甲烷階段。
糖類:糖酵解,這是大部分自養(yǎng)或異養(yǎng)生物、所有好氧和厭氧生物開始分解葡萄糖的代謝途徑。糖酵解不需要氧氣的參與,一般分為四個(gè)步驟進(jìn)行:
①底物水平磷酸化②將六碳分子分解成倆個(gè)三碳分子③將兩個(gè)電子轉(zhuǎn)移給輔酶NAD④捕獲能量儲(chǔ)存到ATP中。其中甘度復(fù)合菌種中的枯草桿菌還具有戊糖磷酸途徑,可以分解五碳糖。
糖酵解是不完全分解,其最終產(chǎn)物是丙酮酸,其可通過甘度復(fù)合菌種中不同的菌種產(chǎn)生的酶進(jìn)一步代謝。具體見圖

在深度厭氧完成后,有機(jī)物(COD)的濃度復(fù)雜程度均大幅度降低,這部分剩余產(chǎn)物和未經(jīng)歷他發(fā)酵手段的丙酮酸會(huì)在氧氣和需氧菌的參與下先脫二氧化碳形成乙酰輔酶A。

乙酰輔酶A再歷經(jīng)三羧酸循環(huán)(TCA)最終分解成二氧化碳和水。三羧酸循環(huán)的圖解如下

脂肪:脂肪在厭氧生物作用下能發(fā)生水解生成甘油和三個(gè)脂肪酸。甘油通過糖酵解代謝。脂肪酸通常含偶數(shù)個(gè)碳,他們通過一個(gè)稱為β-氧化的代謝途徑分解成二碳單位。在該過程中,脂肪酸首選與輔酶A連接,脂肪酸β位碳被氧化從而釋放出乙酰輔酶A,同時(shí)原脂肪酸鏈減少兩個(gè)碳原子。這個(gè)過程重復(fù)進(jìn)行,每次都釋放出一分子乙酰輔酶A,形成的乙酰輔酶A通過TCA途徑被氧化。
蛋白質(zhì):蛋白質(zhì)在甘度復(fù)合菌種分泌的蛋白水解酶的作用下水解成單個(gè)氨基酸,接著氨基酸發(fā)生脫氨基反應(yīng),即去除氨基。脫去氨基的分子進(jìn)入糖酵解、發(fā)酵或TCA徹底代謝。
第二類是生物合成,生物合成比較簡單,即各種微生物將這些污染物當(dāng)作合成物質(zhì)的底物通過各種生物酶的催化下合成自身所需的物質(zhì),例如纖維素、肽聚糖、脂多糖等,甚至某些聚合物(莢膜)。當(dāng)這些生物死亡時(shí)其尸體碎片則通過上述生物分解代謝途徑徹底分解。
上述內(nèi)容總結(jié)整理示意圖如下。

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