Анаэробное брожение органических веществ

Биогаз представляет собой смесь метана и углекислого газа и является продуктом метанового брожения органических веществ растительного и животного происхождения, осуществляемого специфическим природным биоценозом анаэробных бактерий различных физиологических групп. Метановое брожение протекает при температурах от 10 до 55 С в трех четко определенных диапазонах 10- [c.71]

Процесс анаэробного разложения органических веществ протекает в две стадии с образованием продуктов кислой и щелочной природы. При кислом брожении вещества разлагаются до жирных кислот, спиртов, альдегидов, которые в свою очередь расщепляются до водорода, углекислого газа, аммиака и др. При щелочном ( метановом ) брожении распад органических веществ протекает более интенсивно, в результате чего образующиеся продукты первой стадии разлагаются до углекислого газа, водорода и метана. Водород используется микроорганизмами для восстановления углекислого газа до метана. Выделяющийся газ содержит 60—75 % метана, 25—40 % углекислого газа, водород и др. [c.29]

Дыхание анаэробов идет без участия кислорода. Они получают необходимую энергию расщеплением сложной молекулы органического вещества на более простые. При этом выделяется гораздо меньше энергии , чем при кислородном дыхании. Примером анаэробного дыхания может служить процесс брожения глюкозы. [c.262]

Одним из методов обработки осадков, выделенных из сточных вод, является метановое брожение. Как уже указывалось, брожением называется процесс ферментативного преобразования сложных органических веществ на простые. Наименование брожению дается по тому веществу, которым заканчивается данный процесс. При анаэробной минерализации осадков сточных вод конечным продуктом является метан, поэтому и называют этот процесс метановым брожением. [c.313]

Для обработки осадка сточной жидкости применяются анаэробные процессы. Для этого устраиваются сооружения, рассчитанные на использование весьма сложного комбинированного процесса, возбуждаемого целым комплексом анаэробных микроорганизмов. Целью такой переработки является 1) изменение физической структуры осадка, чтобы облегчить его последующее использование или уничтожение 2) уменьшение массы осадка за счет превращения органического вещества в газы брожения и растворимые соли 3) утилизация части органического вещества в форме газов брожения, а остаток от брожения в форме удобрения. [c.313]

К концу Кембрия в водах океана существовало уже, как полагают, до 1200 видов примитивных живых существ и происходило бурное развитие анаэробного брожения, а также началось поедание одних живых существ другими (вследствие уменьшения запасов органического вещества, абиогенно фотосинтезированного солнечными лучами) замечательную роль в биохимии начал играть фосфор и, в частности, аденозинтрифосфат, необходимый как для дыхания, так и для фотосинтеза органических молекул [c.378]

Для облегчения и упрощения очистки промышленных сточных вод рекомендуется совместная очистка бытовых и производственных вод, так как в бытовых водах содержится много растворенных органических веществ, свободно расщепляемых микроорганизмами. При наличии очень концентрированных сточных вод иногда используют предварительно анаэробное брожение сточных вод с последующей доочисткой в аэробных условиях. [c.159]

Биохимические процессы при анаэробном брожении протекают в две фазы — с образованием продуктов и кислой и щелочной природы. При кислом брожении загрязнения разлагаются до жирных кислот, которые в свою очередь расщепляются до водорода, углекислого газа, аммиака и др. При щелочном брожении процессы распада органических веществ происходят значительно интенсивнее, чем при кислом. Образовавшиеся жирные кислоты, распадаясь, образуют газы (углекислый газ, водород, метан). Количество образовавшегося метана столь велико, что щелочную фазу анаэробного распада органического вещества часто называют метановым брожением . [c.101]

Нормально процесс анаэробного разрущения органических веществ происходит в щелочной среде (рН>7) однако если эксплуатация отстойника не налажена, нормальный ход процесса брожения в нем нарущается, начинают выделяться в большом количестве зловонные газы (метан, сероводород и др.), летучие кислоты, причем процесс брожения идет уже в кислой среде. Таким образом, кислотность среды служит показателем ненормальной работы этих сооружений. [c.171]

Биохимическая очистка производственных сточных вод в анаэробных условиях применяется в тех случаях, когда концентрация в них органических веществ значительна по БПКполн Ю—30 г/л и более, а по ХПК —30—40 г/л и более, т. е. когда сточные воды не могут быть направлены на окислители без предварительного снижения их концентрации. Однако этим методом трудно достичь полного разрушения органических загрязнений сточных вод вследствие образования большого количества промежуточных продуктов брожения. Поэтому анаэробное сбраживание следует рассматривать как предварительную ступень обработки сточных вод перед последующей их полной очисткой в аэробных условиях. [c.611]

Современные исследования направлены на повышение эффективности процесса сбраживания ила путем обеспечения термофильных условий, лучшего перемешивания и разделения процесса на стадии предварительного брожения и собственно метанового брожения. Стадии характеризуются различными параметрами и создать условия для их оптимального протекания в одном реакторе затруднительно. Фундаментальное изучение стадии собственно метанового брожения [18] указало на возможность использовать его в качестве метода анаэробной обработки растворимых органических веществ сточных вод. [c.299]

БРОЖЕНИЕ, ферментативное расщепление органических веществ, преимущественно углеводов. Может осуществляться в организме животных, растений и мн. микроорганизмов без участия или с участием О2 (соотв. анаэробное или аэробное Б.). [c.316]

При аэробном дыхании выделяется значительно больше энергии, чем при анаэробном. Так, если при полном окислении молекулы глюкозы образуется 38 молекул АТФ, то при брожении ее— всего 2. Поэтому анаэробам приходится перерабатывать значительно большее количество органического вещества, чем аэробам, для получения одинакового количества энергии. [c.218]

Итак, процессы распада сложных органических соединений (углеводов, органических кислот), происходящие без участия молекулярного кислорода и вызываемые анаэробными микроорганизмами, получили название брожения они сопровождаются выделением сравнительно небольшого количества энергии, необходимой для жизнедеятельности микроорганизмов. Можно и иначе определить, что такое брожение — процесс разложения микроорганизмами органических веществ в анаэробных условиях принято считать брожением. [c.528]

Большинство видов бактерий, подобно грибам и животным, по типу питания относится к хемогетеротрофам, т. е. используют энергию, выделяющуюся при распаде органических веществ. Некоторые гетеротрофные бактерии — анаэробы. Это означает, что они разлагают сложные органические соединения (например, сахара) при полном отсутствии кислорода. Указанный процесс называется брожением. Некоторые анаэробы окисляют органические соединения, используя неорганические окислители, в частности нитрат (денитрифицирующие бактерии) или сульфат (сульфатредуцирующие бактерии). Для ряда анаэробных бактерий, относящихся главным образом к роду lostridium, кислород токсичен, их называют облигатными анаэробами. Другие, в том числе Е. ali, относятся к категории факультативных анаэробов это означает, что они способны расти как в присутствии, так и в отсутствие кислорода. Облигатные аэробы используют в качестве источника энергии процессы окисления органических соединений кислородом воздуха. [c.23]

У анаэробных микроорганизмов акцептором водорода могут служить молекулы органических веществ с ненасыщенными связями. Такой тип дыхания называется брожением. Среди конечных продуктов брожения всегда имеются не полностью окисленные вещества, и обычно типы брожений получают свое название по конечным продуктам [c.128]

Температура сбраживания является одним из важнейших факторов, влияющих на скорость распада осадка в метан-тенках. Большинство метан-тенков эксплуатируется в условиях мезофильного брожения при температуре 30—35°. При этом распад органического вещества осуществляется теми же группами микроорганизмов, которые вызывают его в двухъярусном отстойнике, работающем обычно при температуре 10—20°. Однако повышение температуры не только ускоряет процесс распада, но делает его более глубоким. При термофильном брожении (50—55°) в процессе распада принимает участие специфическая группа анаэробных термофильных микроорганизмов, имеющих весьма энергичный обмен вследствие высокой активности присущих им ферментов. Среди анаэробов термофилов имеются аммонифицирующие бактерии, денитрифицирующие и десульфурирующие, сбраживающие углеводы, разлагающие клетчатку и жирные кислоты, т. е. все те физиологические группы микробов, которые в условиях мезофильного брожения участвуют в разложении осадка. [c.218]

Метановое брожение — частный случай непрямого окисления органических веществ в анаэробных условиях. Конечным акцептором водорода в метановом бро-. жении чаще всего является углекислота, образующаяся при распаде сложных соединений. Брожение называется метановым, так как в результате распада органических веществ одним из основных конечных продуктов является метан. [c.194]

Схематически метановое брожение можно разделить на две фазы. В первой из них расцепляются сложные органические вещества (белки, углеводы и др.) под влиянием обычной сапрофитной, анаэробной микрофлоры и образ уются органические кислоты жирного ряда. Вйачале образуются уксусная, креновая и масляная кислоты со следами муравьиной, валериановой, иэо-валери-ановой и капроновой кислот [131]. Большое количество анионов укаусной кислоты снижает активность бактерий, участвующих в первой фазе брожения, так как она уменьшается при pH = 6 [41]. Содержание кислот в бродящей массе может снизить pH до 5. Во второй фазе мета- [c.241]

Для уменьшения количества органических веществ в осадке и придания ему лучших санитарных показателей осадок подвергают воздействию анаэробных микроорганизмов (брожению) и аэробной стабилизации ила в соответствующих сооружениях. К анаэробным сооружениям относятся септики, двухъярусные отстойники и метантенки. [c.235]

Основным методом обезвреживания осадков городских сточных вод является анаэробное сбраживание. Брожение называется метановым, так как в результате распада органических веществ осадков в качестве одного из основных продуктов образуется метан. [c.264]

Биологическое разложение органических веществ может происходить и в анаэробных условиях, т. е. при отсутствии кислорода воздуха, в этом случае наступает процесс гниения или брожения. В другом случае — при наличии кислорода — разложение происходит в аэробных условиях. Этот процесс можно рассматривать как окисление органических веществ. Часто оба процесса разложения протекают одновременно. [c.29]

А. Обычная обработка. Наиболее важную, если не основную, роль в обработке стоков играют микробиологические процессы, основанные на усиленной минерализации органического вещества (например, обработка активированным илом, капельные фильтры, медленные песчаные фильтры) и на метановом брожении (анаэробное разложение). Основные конечные продукты этих процессов или безопасны (двуокись углерода, вода), или легко удаляются (клетки, СН4). Так как клетки патогенных микроорганизмов в чужеродной для них среде также представляют органическое вещество, подлежащее минерализации, биологическая обработка ведет к снижению их количества. [c.289]

При анаэробном брожении органические вещества разрущаются анаэробными бактериями. Для них, как и для аэробных бактерий, источником энергии являются окислительные процессы. Различие заключается в том, что последние получают энергию из окислительно-во с-становительных реакций, в которых акцептором водорода служит свободный кислород. Энергодающие окисли-тельно-восстановительные реакции анаэробных бактерий протекают с освобождением энергии за счет энзиматического расщепления сложных органических веществ. Подобные процессы называются бродильными. Брожение ведет к глубокому распаду веществ, но никогда не заканчивается их полным окислением. Процессы эти экзотермические, т. е. сопровождаются выделением тепла. [c.241]

При мезофильном брожении анаэробный распад органического вещества вызывается теми же группами микробов, которые осуществляли его в эмшеровском бассейне. Однако, вследствие более интенсивной жизнедеятельности микробов (включая и их энзиматическую активность), процессы раопада происходят не только скорее, о и идут гораздо глубже. В силу этих же причин количество иловой воды в метайтенке также больше, чем в эмшеровоко.м бассейне. [c.147]

К. Н. Корольков дает следующее определение этим двум типам брожения нормальное брожение осадка в двухъярусном бассейне представляет собой анаэробный распад органического вещества, при котором в окружающей его жидкости не происходит накопления летучих жирных кислот, а органические вещества разлагаются до метана (СН4), водорода (Нг) и углекислоты (СО2). Кислотное брожение—также анаэробный распад, при котором разложение органического вещества идет только до жирных кислот, остающихся и накопляющихся в жидкости осадка в качестве конечных продуктов распада, что вызвано отсутствием или пониженной деятельностью бактерий — потребителей (раз1ру-шителей) кислот. [c.98]

Чтобы метанообразующие бактерии могли осуществить конечный этап анаэробного разложения органического вещества— образование метана, необходима предварительная подготовка субстрата сложные соединения нужно превратить в более простые, являющиеся непосредственными предшественниками метана, т. е. в данной экосистеме должны присутствовать микроорганизмы тех ассоциаций, которые переводят первичные продукты брожения в ацетзт, Нг и СО2. [c.208]

Количество необходимых молекул воды для данной реакции при полном разложении органического вещества с образованием газа установлено исследованиями Бузвелл и Бо-руфф. На основании соотношения между углеродом, водородом и кислородом в исходном веществе ив конечных продуктах брожения Бузвелл и Симонс вывели универсальное уравнение, по которому в анаэробных условиях сбраживаются органические вещества, состоящие только из С, Н и О [c.316]

Анаэробные способы очистки применяются, как правило, для сбраживания высококонцентрированных стоков и осадков, содержащих большое количество органических веществ. Процессы брожения осуществляются в специальных аппаратах - метантенках. [c.120]

Не все органические вещества, находящиеся в сточных водах, могут быть разрушены гаутем анаэробного брожения так, например, в анаэробных условиях целлюлоза почти не разрушается, а лигноцеллюлоза остается интактной [30]. Возможность разрушения жиров подвергается сомнению. [c.242]

При анаэробном метановом брожении практически любые органические вещества (за исключением лигнина) могут выступать субстратами, трансформирующд1мися до метана и диоксида углерода. Метан используют в качестве топлива, углекислоту — в пищевой промышленности в виде "сухого льда". Остающийся плотный остаток после метанового брожения (примерно 40% от первоначального количества) представляет собой гумус, который используют в качестве удобрения при возделывании сельскохозяй- [c.355]

При использовании метилотрофами многоуглеродных субстратов этот процесс сопряжен с действием дыхательных электронотранспортных систем. Способность к росту при анаэробных условиях (при брожении) при наличии органических веществ в среде у факультативных анаэробных метилотрофов не обнаружена. [c.179]

Окислительно-восстановительный потенциал. Жизнедеятельность бактерий зависит от потенциала. Процессы превращения остатков органических соединений при свободном доступе кислорода (аэробные условия) и воды аналогичны медленному горению и называются тлением. Гумификация (перегни-вание) характеризуется недостаточным доступом воздуха (анаэробные условия) и влаги. Этот процесс приводит к накоплению зауглероженпого остатка (гумуса), часть которого может растворяться в воде. Превращение органических веществ в условиях избытка влаги и отсутствия кислорода широко распространено в природе и называется оторфением оно приводит к появлению твердых гумусовых продуктов. Образование сап-ропелей из водорослей и планктона протекает в отсутствие кислорода под слоем воды (восстановительные реакции) и известно как процессы гниения, или гнилостного брожения. [c.30]

Органические отходы могут быть обезврежены и частично минерализованы также анаэробным методом. Сбраживанию подвергают избыток активного ила, образующегося в аэротенках, осадки из первичных отстойников, а также некоторые промышленные сточные воды, содержащие органические вещества в очень высокой концентрации. При очистке промышленных стоков анаэробный метод часто предшествует аэробным. Разложение отходов осуществляется в специальных сооружениях — метантенках. Если требуется одновременно осадить взвешенные вещества и подвергнуть их сбраживанию, пользуются септиктен-ками и эмшерами. Септиктенки, или гнилостные отстойники, представляют собой резервуары, через которые медленно (в течение 1—4 суток) протекает сточная жидкость. Выпадающий при этом осадок затем анаэробно разлагается в течение длительного времени (6—12 месяцев). Одновременно происходит его обеззараживание и уплотнение. При брожении выделяются дурно пахнущие газы. Содержимое септиктенка покрывается коркой, состоящей из вынесенных пузырьков газа, иловых час- [c.120]

Метантенки — это закрытые резервуары глубиной 3—5 м. Схема конструкции сооружения представлена на рис. 32. Они снабжены устройствами для перемешивания, ввода несброжен-ного и вывода перебродившего осадка, а также подогрева содержимого. Метантенки работают в режиме мезофильного (30— 35°) или термофильного (50—53°) брожения. Повышение температуры способствует интенсификации процесса анаэробного распада органических отходов. При термофильном сбраживании быстрее происходит обеззараживание осадков — погибают патогенные бактерии и яйца гельминтов. Для поднятия и поддерживания температуры используют тепло, получаемое при сжигании метана, который выделяется из жидкости. Термофильный процесс приводит к более глубокому распаду вещества и получению большего количества газа. Однако подогрев до 50—53° особенно в зимнее время требует значительных затрат топлива, и выделяющегося газа часто не хватает. Перебродивший ил перекачивается на иловые площадки, где подвергается естест- [c.121]

Наличие бентосных организмов в открытых водных источниках имеет весьма существенное значение для характеристики этих источников. В зависимости от экологических факторов эти микроорганизмы подразделяют на морские, пресноводные, микроорганизмы соленых озер, болот, ручьев, рек, водопадов, горячих ключей и минеральных источников. В пресноводных источниках бентосные микроорганизмы принимают участие в очистке воды органические вещества они минерализуют, а восстановленные вещества неорганического происхождения окисляют доминирующая роль в этих процессах принадлежит микробам. Самым богатым на бактерии является поверхностный слой ила, который оказывает весьма существенное влияние на развитие и жизнедеятельность микроорганизмов в водоемах и водотоках. В самоочищении вод значительная роль принадлежит нитчатым серо- и железобактериям. Первые окисляют сероводород в соли серной кислоты, чем предохраняют рыбу от гибели вторые — железо (П) в железо (П1). На дне водоемов происходят также процессы брожения с образованием метана и углекислоты.В 1 г ила содержится от 100 тыс. до 1 млн. бактерий, восстанавливающих сульфаты от 10 до 100 тыс. тионовых, около 1000 нитрифицирующих, от 10 до 100тыс. денитрифицирующих бактерий около 100 анаэробных и такое же количество аэробных разрушителей клетчатки, В иле встречаются также бактерии, окисляющие метан и водород, возбудители брожения, анаэробный фиксатор атмосферного азота и др. [c.193]

Биологическая обработка — самый эффективный способ удаления органических веществ из городских сточных вод. Действие биологических очистных систем основано на том, что смешанные культуры микробов разлагают и удаляют коллоидные и растворенные органические вещества из раствора. Параметры среды, в которой находятся микроорганизмы в очистном сооружении, постоянно контролируются например, активный ил в достаточном количестве снабжается кислородом для поддержания аэробных условий. Сточная вода содержит биологическую пищу, питательные вещества для роста и микроорганизмы. Лица, незнакомые с очисткой сточных вод, часто спрашивают, откуда получают специальные биологические культуры. Многочисленные разновидности бактерий и простейших, присутствующие в бытовых сточных водах, служат на очистных установках в качестве исходной биологической затравки. Затем посредством тщательного контроля расхода поступающих сточных вод, рециркуляции микроорганизмов после их осаждения, снабжения кислородом и применения других способов удается вывести желательные биологические культуры, которые сохраняются для обработки загрязненных стоков. Биопленку на поверхности загрузки биофильтра получают, пропуская сточную воду через фильтр. Через несколько недель фильтр может работать, удаляя органические вещества из сточной жидкости, орошающей фильтр. Активный ил в механической или диффузно-воздушной системе начинает действовать при включении аэраторов и подаче сточной воды. Первоначально необходима высокая степень рециркуляции отстоя со дна вторичного отстойника для сохранения в достаточном количестве биологической культуры. Однако через короткий промежуток времени созревает устойчивый активный ил, который эффективно извлекает органические вещества из сточной воды. При включении в работу анаэробного сооружения приходится преодолевать более существенные затруднения, так как метанообразующие бактерии, необходимые для протекания процесса брожения, немногочисленны в необработанной сточной воде. Кроме того, эти анаэробы растут очень медленно и требуют оптимальных условий окружающей среды. Пуск анаэробной установки может быть значительно ускорен при заполнении тенка сточной водой и засеве ее достаточным количеством бродящего ила из близлежащей очистной установки. Сырой осадок сначала подают с незначительной дозой загрузки, а для поддержания должного значения pH в метантенк в необходимых количествах вводят известь. Даже при этих условиях проходит несколько месяцев, прежде чем установка начинает работать на полную мощность. [c.84]

На примере голомиктического озера можно описать биологические процессы, которые приводят к летнему расслоению и продолжаются несколько месяцев. В пронизанном лучами света эпилимнионе фитопланктон (диатомеи, жгутиковые, зеленые водоросли, цианобактерии) продуцирует биомассу. Обычно из окружающей среды в озеро поступает дополнительный органический материал. Часть этого органического вещества, в особенности частицы, содержащие целлюлозу, опускается на дно озера и разлагается. В начальной аэробной стадии разложения расходуется кислород, и на дне создаются анаэробные условия. В результате анаэробного распада образуются органические продукты брожения Н2, НдЗ, СН4 и СО2. Поскольку конвекции не происходит, эти продукты поступают из донных отложений в толщу воды очень медленно. Один только метан-главный продукт анаэробной цепи питания в донных осадках - выделяется в виде пузырьков газа. На своем пути к поверхности водоема часть метана переходит в раствор и окисляется использующими этот газ аэробными бактериями. Быстрое потребление кислорода в гиполимнионе обусловлено ускоренным распределением метана и ростом метанокисляющих бактерий. В конце концов во всем гиполимнионе создаются анаэробные условия. [c.507]

Эволюция прокариот. Согласно распространенному, хотя и весьма гипотетическому представлению, в восстановительной первичной атмосфере происходило развитие прокариотических организмов (рис. 17.5). Первыми прокариотами, которые могли появиться в водоемах, богатых органическими веществами, были организмы, существовавшие за счет брожения и обладавшие основными функциями анаэробного обмена (фруктозобисфосфатный и пентозофосфатный пути). Если предположить, что в водоемах имелись тогда и сульфаты, то следующим достижением органической эволюции мог быть эффективный транспорт электронов с созданием протонного потенциала как источника энергии для регенерации АТР. На этом этапе эволюции, вероятно, возникли производные тетрапиррола, содержащие железо или никель, а также автотрофный способ ассимиляции углерода (путь ацетил-СоА). Как реликты тех времен могут рассматриваться метанобразующие и ацетогенные бактерии, а также бактерии, восстанавливающие сульфаты до сульфида, которые, за рядом исключений, могут использовать Hj, Oj и некоторые продукты брожения. [c.519]

В качестве самостоятельного метода очистки коагулянты мало пригодны, так как действие их распространяется исключительно на нерастворимые и коллоидные вещества сточных вод и почти не влияет на большие количества растворимых органических веществ. Шольц [17 ] сообщает, что при химической обработке промывных вод крахмальных фабрик сульфатом алюминия образуется чистый белый шлам, который может поступать в продажу как неполноценный крахмал. Опыты двойного брожения, или брожение —гниение, согласно Нольте [2], неприменимы для очистки сточных вод крахмальной фабрики, несмотря на то что в принципе применение анаэробного разложения в качестве первой ступени очистки концентрированных сточных вод пищевой промышленности оправдало себя. Метод биогаза, используемый для очистки плодовых вод крахмала, основан, собственно, также на этом принципе [15]. [c.289]

Простым и экономичным способом обработки сточных вод является использование окислительных прудов, особенно в районах с хорошей инсоляцией [15]. Метод основан на анаэробном метаново.м брожении и окислительной бактериальной минерализации органических веществ сточных вод, которые переходят в вещество водорослей, дающих кислород для процесса минерализации. Общее изменение БПК сточных вод может быть относительно небольшим, если большая часть органики стоков трансформируется в органическое вещество клеток водорслей и бактерий [16]. [c.298]

Возбудителями метанового брожения в метантенке являются те же группы микробов, которые участвуют в минерализации органического вещества в септиктенке и двухъярусном отстойнике. Только в метантенке эти процессы протекают более напряженно из-за того, что в нем создаются благоприятные условия для развития анаэробной микрофлоры. [c.311]

Осадок, образующийся в первичных остойниках, и избыточный активный ил подвергаются специальной обработке для предотвращения их загнивания, улучшения структуры, уменьшения объема и облегчения их обезвоживания. Обычно эта обработка заключается в частичном биохимическом разложении органических веществ в анаэробных условиях. Этот прием обработки осадка называется сбраживанием. Рассмотрим основные направления биохимического разложения органических веществ в анаэробных условиях. Основу этих процессов составляют различные виды брожения. [c.270]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология