Биотехнология. принципы и применение - Бич Г.
ISBN 5-03-000058-5
Скачать (прямая ссылка):
Микробиологическое изучение любой системы, использующей активный ил,
включает: 1) идентификацию микроорганизмов и определение их численности;
2) оценку микробиологической активности как популяции в целом, так и
отдельных видов; 3) оценку соотношения между (1) и (2), с одной стороны,
и количеством вводимых питательных веществ и продуктов переработки - с
другой.
Микробиологическую активность активных илов можно оценивать по приросту
биомассы или по интенсивности общего метаболизма; последний включает
изменения, происходящие
254
Глава 6
в среде. Измерения могут проводиться и для какой-то отдельной популяции
микроорганизмов. Можно показать, что активность ила связана с
определенными бактериями, точно подсчитать их число и определить
метаболическую активность. Далее можно выяснить, в какой мере та или иная
специфическая активность ила определяется конкретными видами бактерий с
известными свойствами, и установить, какое влияние оказывают на них
неблагоприятные условия, в которых они оказываются из-за поступления в
среду тех или иных питательных веществ или продуктов метаболизма других
микроорганизмов. Для -сточных вод, поступающих в емкость с активным илом,
характерны высокие концентрации органических соединений и, следовательно,
наличие больших количеств хемоорганотрофных видов, например
Achromobacter, Flavobacterium, Pseudomonas и Moraxella, а также многих
других бактерий. При высоких концентрациях неорганических соединений в
стоках обнаруживаются бактерии Thiobacillus, Nitrosomonas, Nitrobacter и
Ferro-¦bacillus spp. окисляющие соответственно серу, аммиак и железо. Эти
организмы были выделены из систем для переработки -отходов и
идентифицированы с помощью методов селективных культур. В ходе этих работ
важно установить, играют ли какие-либо виды главенствующую роль в тех
процессах, которые протекают в активном иле. Этот аспект часто
недооценивается, особенно небиологами. Нередко бывает трудно однозначно
установить роль того или иного микроорганизма. Например, если из системы
по переработке отходов выделены Tbiobacillus, окисляющие соединения серы,
то это еще не означает, что вся активность такого рода определяется
именно этими микроорганизмами: частичное окисление ряда соединений серы
осуществляют и виды Pseudomonas.
Взаимосвязи между организмами, участвующими в катаболизме органических и
неорганических субстратов, имеют важное значение для регуляции процессов,
происходящих в активном иле. Промежуточные продукты метаболизма у одного
вида бактерий способы оказывать влияние на процессы деградации у другого.
Например, известно, что фенол подавляет активность •организмов,
окисляющих аммиак: он может ингибировать этот -окислительный процесс даже
при столь малых концентрациях, как 3-4 м. д.
Промежуточные продукты расщепления бензойной кислоты до катехола,
сукцината и ацетата ингибируют образование •ферментов, участвующих в
начальных этапах расщепления. Ка-техол и сукцинат подавляют синтез
ферментов, разрушающих •бензоилформиат и бензальдегид, по механизму
обратной связи, а ацетат действует как катаболитный репрессор: наличие
простого органического соединения подавляет расщепление более
Окружающая среда и биотехнология
25S
сложных молекул до тех пор, пока это более простое соединение не будет
использовано. Когда ингибирование снимается,, синтезируются новые
ферменты, ответственные за расщепление более сложных ароматических
структур. На практике при наличии в отходах гомологичных рядов каких-либо
соединений необходимо образование ферментов, способных справиться с
расщеплением самой сложной молекулы данного ряда. Полное расщепление
таких соединений должно происходить в течение определенного минимального
времени удержания (нахождения отходов в реакторе) в процессе переработки.
Следователь^ но, можно предсказать, какая обработка потребуется для
окисления фенольных соединений; например, чем сложнее боковая цепь
молекулы, тем больше времени необходимо для: ферментативного разрушения
этого вещества.
Эффективность данного процесса можно повысить, изучив; механизмы
регуляции метаболизма в микрофлоре систем с активным илом. Регуляция
биодеградации - это сложная задача. Однако, зная биохимию соответствующих
процессов, мы, по-видимому, сможем вмешиваться и в их регуляцию.
Например, добавление к илу промежуточных продуктов цикла три-карбоновых
кислот в низких концентрациях (2-5 мг/л), глюкозы, аминокислот и
витаминов (в частности, аланина и никотиновой кислоты) приводит к
ускорению окисления ряда соединений. Введение этих промежуточных
продуктов в состав-биомассы увеличивает энергетические потребности
системы,, стимулирует синтез АТР за счет усиленного окисления
неорганических веществ типа серы или аммиака. Понимание биохимии подобных
процессов, видимо, даст возможность вмешиваться в процессы регуляции
метаболизма.
Задача микробиолога-биотехнолога при разработке методов; очистки сточных
вод состоит в более полном изучении и учете взаимосвязи между активностью
