Окисление вещества на энергетические потребности клетки

Если процесс проводят в аэробных условиях, то сумму реакций био* логического окисления можно представить в виде следующих схем:

Здесь C_xH_yO_zN обозначает органические вещества сточных вод, а C5H7NO2 — среднестатистическое соотношение основных элементов продуцируемого клеточного вещества.

Реакции (4.140) и (4.141) символизируют биологический процесс очистки от исходных загрязнений состава C_xHj,O_zW. Первая реакция — окисление вещества на энергетические потребности клетки, вторая — на синтез биомассы состава C5H7NO2. Затраты кислорода на эти две реакции СООТВетСТВуЮТ БПКполн СТОЧНОЙ ВОДЫ.

Если окисление проводится достаточно долго, то после использования исходного органического вещества начинается процесс окисления клеточного вещества бактерий [реакция (4.142)].

Реакции (4.140) и (4.141) осуществляют гетеротрофы. Когда вода очищена и экзогенный (внешний) источник органического углерода исчерпан, наступают благоприятные условия для развития автотрофных культур. При наличии в воде достаточной концентрации растворенного кислорода в среде развиваются автотрофы — нйтрификаторы, которые проводят биологическое окисление аммонийного азота сначала до нит-ритного, а затем и до нитратного [реакция (4.143)].

Для нормального процесса синтеза клеточного вещества, а следовательно, и для эффективного процесса очистки воды в среде должна быть достаточная концентрация всех основных элементов питания — органического углерода (БПК), азота, фосфора.

Кроме основных элементов состава клетки (С, N, О, Н) для ее построения необходимы также и другие элементы в очень незначительной массе. К ним относятся калий, кальций, магний, сера, железо, марганец и др. Содержание этих элементов в природных водах обычно бывает достаточным, чтобы полностью удовлетворить требованиям бактериального метаболизма. Азота и фосфора часто не хватает и их приходится добавлять искусственно, обычно в виде одно- и двузамещенных фосфатов калия и хлорида аммония. Это в большей степени относится к производственным сточным водам и в меньшей — к городским, потому что в физиологических выделениях людей содержится много белкового азота и, кроме того, мочевина полностью гидролизуется до аммиака и оксида углерода. Считается, что в процессе очистки сточных вод бактериями преимущественно используется аммонийный азот, но если его недостаточно, то его с успехом может заменить белковый азот.

Достаточность элементов питания для бактерий в сточных водах определяется соотношением БПКполн : N : Р (азот аммонийных солей и фосфор в виде растворенных фосфатов). В каждом конкретном случае это соотношение индивидуально, так как оно определяется составом продуцируемых клеток, который, в свою очередь, зависит от состава очищаемой воды. В отечественной практике, согласно рекомендациям СНиП, при обработке городских сточных вод используется соотношение БПКполн : N: Р= 100:5: 1.

Цикл превращений азота в процессе биоокисления загрязнений сточных вод в общем виде может быть представлен диаграммой:

Читайте далее >>