ΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟΣ ΟΡΓΑΝΙΣΜΩΝ

HTML
DOWNLOAD

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "ΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟΣ ΟΡΓΑΝΙΣΜΩΝ"

Κρίος Δουρέντης
8 χρόνια πριν
Προβολές:

1 ΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟΣ ΟΡΓΑΝΙΣΜΩΝ Πηγή ενέργειας Θερμότητα Οργανισμός CH 2 ON. 01 P. 001 S Άχρηστες Απαραίτητα δομικά στοιχεία (C, N, P, H, O, ιχνοστοιχεία) Ουσίες

2 ΠΗΓΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ Φωτοσυνθετικοί οργανισμοί 6CO 2 + 6H 2 O+ ηλιακή ακτινοβολία C 6 H 12 O 6 +6Ο 2 Οξείδωση οργανικών ουσιών (οργανοτροφικοί χημικοσυνθετικοί οργανισμοί) Οργανική ύλη + Ο 2 CO 2 + H 2 O+ ενέργεια Οργανική ύλη + ΝΟ 3 CO 2 + Ν 2 + ενέργεια Οξείδωση ανόργανων ουσιών (λιθοτροφικοί χημικοσυνθετικοί οργανισμοί) ΝΗ Ο 2 ΝΟ Η + + Η 2 Ο + ενέργεια Δότες ηλεκτρονίων Δέκτες ηλεκτρονίων

3 ΠΗΓΗ ΑΝΘΡΑΚΑ Αυτοτροφικοί οργανισμοί Ανόργανος Άνθρακας (CO 2, HCO3 - ) Ετεροτροφικοί οργανισμοί Οργανικός Άνθρακας Πηγή ενέργειας Φωτοσυνθετικοί Χημικοσυνθετικοί Πηγή άνθρακα Αυτοτροφικοί Ετεροτροφικοί Φυτά Τα περισσότερα άλγη Λίγα βακτήρια Λίγα βακτήρια Λίγα άλγη Μερικά βακτήρια (π.χ.νιτροποιητές) Ζώα Πρωτόζωα Μύκητες Τα περισσότερα βακτήρια

4 ΕΤΕΡΟΤΡΟΦΙΚΟΣ ΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟΣ (1.Αερόβιος, 2.Ανοξικός, 3. Αναγωγή Θειικών) ΑΠΟΔΕΚΤΕΣ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΩΝ CO2 Ροή Ηλεκτρονίων Χημική Ενέργεια ΔΟΤΕΣ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΩΝ Οργανικός C Η 2 S Ν 2 SΟ4 ΝΟ3 3 2 Ετεροτροφικοί Μικροοργανισμοί Σύνθεση CO2 ΔΟΜΙΚΑ ΣΥΣΤΑΤΙΚΑ Η 2 Ο Ο2 1 Προτεραιότητα Ετεροτροφικοί Μικροοργανισμοί Οργανικός C N P

5 ΑΥΤΟΤΡΟΦΙΚΟΣ ΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟΣ (Αυστηρά Αερόβιος) ΑΠΟΔΕΚΤΕΣ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΩΝ CO2 Ροή Ηλεκτρονίων Χημική Ενέργεια ΔΟΤΕΣ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΩΝ ΝΗ4 Νιτροποίηση SΟ4 ΝΟ3 Αυτοτροφικοί Μικροοργανισμοί (Νιτροποιητές Σύνθεση ΝΟ3 ΔΟΜΙΚΑ ΣΥΣΤΑΤΙΚΑ Η 2 Ο Ο2 Αυτοτροφικοί Μικροοργανισμοί (Νιτροποιητές) Οργανικός C N P

6 ΕΤΕΡΟΤΡΟΦΙΚΟΣ ΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟΣ (Αναερόβιος) CH4 ΑΠΟΔΕΚΤΕΣ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΩΝ CO2 Ροή Ηλεκτρονίων Χημική Ενέργεια ΔΟΤΕΣ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΩΝ Οργανικός C SΟ4 ΝΟ3 Ετεροτροφικοί Μικροοργανισμοί (Αναερόβιοι) Σύνθεση CΟ2 ΔΟΜΙΚΑ ΣΥΣΤΑΤΙΚΑ Ο2 Ετεροτροφικοί Μικροοργανισμοί (Αναερόβιοι) Οργανικός C N P

7 ΒΙΟΛΟΓΙΚΗ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΑΠΟΜΑΚΡΥΝΣΗ ΟΡΓΑΝΙΚΟΥ ΑΝΘΡΑΚΑ Δράση αερόβιων ετεροτροφικών μικροοργανισμών με παρουσία οξυγόνου (Αερόβιος Μεταβολισμός) Σύνθεση κυτταρικού υλικού Κάλυψη ενεργειακών αναγκών Οργανικός C, N,P λυμάτων Σύνθεση Νέο κυτταρικό υλικό Οργανικός C Λυμάτων Οξείδωση Χημική ενέργεια Άλλες λειτουργίες O 2 CO 2

8 ΒΙΟΛΟΓΙΚΗ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΝΙΤΡΟΠΟΙΗΣΗ Δράση αερόβιων αυτοτροφικών μικροοργανισμών (Μεταβολισμός Νιτροποιητών) Σύνθεση κυτταρικού υλικού Κάλυψη ενεργειακών αναγκών Ανόργανος C από το υδάτινο περιβάλλον και N,P Λυμάτων Σύνθεση Νέο κυτταρικό υλικό Αμμωνιακό Άζωτο Λυμάτων Οξείδωση Χημική ενέργεια Άλλες λειτουργίες ΝΟ 3 O 2

9 ΒΙΟΛΟΓΙΚΗ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΑΠΟΜΑΚΡΥΝΣΗ ΟΡΓΑΝΙΚΟΥ ΑΝΘΡΑΚΑ ΛΟΓΩ ΑΠΟΝΙΤΡΟΠΟΙΗΣΗΣ Δράση αερόβιων ετεροτροφικών μικροοργανισμών με απουσία οξυγόνου και παρουσία νιτρικών (Ανοξικός Μεταβολισμός) Σύνθεση κυτταρικού υλικού Κάλυψη ενεργειακών αναγκών Οργανικός C, N,P λυμάτων Σύνθεση Νέο κυτταρικό υλικό Οργανικός C Λυμάτων Οξείδωση Χημική ενέργεια Άλλες λειτουργίες ΝO 3 Ν 2

10 ΒΙΟΛΟΓΙΚΗ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ANAEROBIA ΑΠΟΜΑΚΡΥΝΣΗ ΟΡΓΑΝΙΚΟΥ ΑΝΘΡΑΚΑ (ΑΝΑΕΡΟΒΙΑ ΧΩΝΕΥΣΗ) Δράση αναερόβιων ετεροτροφικών μικροοργανισμών (Αναερόβιος Μεταβολισμός Μεθανογενών) Σύνθεση κυτταρικού υλικού Κάλυψη ενεργειακών αναγκών Οργανικός C, N,P λυμάτων η συνήθως ιλύος Οργανικός C Λυμάτων η συνήθως ιλύος CH 4 +CO 2 Σύνθεση Νέο κυτταρικό υλικό Χημική ενέργεια Άλλες λειτουργίες ΗCO 3

11 ΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟΣ ΕΤΕΡΟΤΡΟΦΙΚΩΝ ΑΕΡΟΒΙΩΝ ΟΡΓΑΝΙΣΜΩΝ O 2 CO 2 C 3 Ενέργεια C C 2 C2 ΔX bx C 1 N X C 1 X P C 3 C 3 ΔX/Δt=(ΔC 1 /Δt)-bX=Y(ΔC/Δt)-bX ΔC=C-C 3 Y=C 1 /C 2 b=ταχύτητα φθοράς βιομάζας(χ)

12 ΤΑΧΥΤΗΤΑ ΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟΥ (ταχύτητα ανάπτυξης μικροοργανισμών) ΔX/Δt=μΧ-bX=(μ-b)X Το μ από 0 μέχρι μ max. To b θεωρείται πρακτικά σταθερό Μέχρι να φτάσει η ταχύτητα ανάπτυξης (μ) μια μέγιστη τιμή =μ max εξαρτάται από: Τη συγκέντρωση κρίσιμης τροφής (δότη ηλεκτρονίων). Ο οργανικός άνθρακαςc αποτελεί την κρίσιμη τροφή κατά την επεξεργασία αστικών λυμάτων με ετεροτροφικά βακτηρίδια. Για τα νιτροποιητικά βακτηρίδια ο ανόργανος άνθρακας ο οποίος όμως είναι σε αφθονία Τη συγκέντρωση οξειδωτικού (δέκτης ηλεκτρονίων). Το οξυγόνο κατά τον αερόβιο μεταβολισμό (και για τους νιτροποιητές) Τα νιτρικά κατά τον ανοξικό μεταβολισμό Τυχόν ουσίες που βρίσκονται σε συγκεντρώσεις που αναχαιτίζουν το μεταβολισμό ph, τοξικές ενώσεις, βαρέα μέταλλα κλπ Από τη θερμοκρασία για θερμοκρασίες περιβάλλοντος αύξηση του μεταβολισμού με αύξηση της θερμοκρασίας

13 ΤΑΧΥΤΗΤΑ ΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟΥ (ταχύτητα ανάπτυξης μικροοργανισμών) Για μικρές συγκεντρώσεις τροφής και οξειδωτικού το μ είναι πρακτικά ανάλογο των συγκεντρώσεων αυτών Για υψηλές συγκεντρώσεις τροφής και οξειδωτικού Το μ είναι σταθερό = μ max Η μεταβολή αυτή μπορεί να περιγραφεί με την εξίσωση (κινητική) Monod μ=μ max [Δ/(Κ Δ +Δ)][Ο/(Κ Ο +Ο)] Δ=τροφή (δότης ηλεκτρονίων) Ο=οξειδωτικό (αποδέκτης ηλεκτρονίων) Κ Δ,Κ Ο,.. =σταθερές

14 ΤΑΧΥΤΗΤΑ ΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟΥ (ταχύτητα ανάπτυξης μικροοργανισμών) Γραφική παράσταση κινητικής Monod μ max μ μ=μ max [Δ/(Κ Δ +Δ)] Δ μ max μ μ=μ max [Ο/(Κ Ο +Ο)] Ο

15 ΤΑΧΥΤΗΤΑ ΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟΥ (ταχύτητα ανάπτυξης μικροοργανισμών) Γραφική παράσταση κινητικής Monod για αερόβιο ετεροτροφικό μεταβολισμό μ= ταχύτητα ανάπτυξης ετεροτροφικών βακτηριδίων μ max μ=μ max [F/(Κ F +F)] [Ο/(Κ Ο +Ο)] μ F=συγκέντρωση οργανικού άνθρακα F Μπορεί να διαγραφεί καθώς σε ένα τυπικό σύστημα επεξεργασίας με ενεργό ιλύ λόγος Κ Ο /Ο είναι πολύ μικρός,οπότε το [Ο/(Κ Ο +Ο)] πρακτικά ισούται με 1

16 ΤΑΧΥΤΗΤΑ ΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟΥ (ταχύτητα ανάπτυξης μικροοργανισμών) Γραφική παράσταση κινητικής Monod για ανοξικό ετεροτροφικό μεταβολισμό μ= ταχύτητα ανάπτυξης ετεροτροφικών βακτηριδίων μ max μ μ=μ max [F/(Κ F +F)][ΝΟ 3 /(Κ ΝΟ +ΝΟ 3 )] F=συγκέντρωση οργανικού άνθρακα F

17 ΤΑΧΥΤΗΤΑ ΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟΥ (ταχύτητα ανάπτυξης μικροοργανισμών) Γραφική παράσταση κινητικής Monod για νιτροποίηση μ nmax μ n = ταχύτητα ανάπτυξης νιτροποιητών μ n μ n =μ nmax [ΝΗ 4 /(Κ ΝΗ +ΝΗ 4 )][Ο/(Κ Ο +Ο)] ΝΗ 4 ΝΗ 4 =συγκέντρωση αμμωνιακού αζώτου

18 ΤΥΠΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΕΝΕΡΓΟΥ ΙΛΥΟΣ (Απομάκρυνση C και κατά περίπτωση και επίτευξη νιτροποίησης) Αερισμός CΟ 2 Ο 2 Q ΑΕΡΟΒΙΟΣ ΒΑ (1+r)Q ΔΤΚ Q-W rq+w rq Ανακυκλοφορία ιλύος Α/Ι W Περίσσεια ιλύς

19 ΣΥΣΤΗΜΑ ΕΝΕΡΓΟΥ ΙΛΥΟΣ ΜΕ ΝΙΤΡΟΠΟΙΗΣΗ-ΑΠΟΝΙΤΡΟΠΟΙΗΣΗ Αερισμός Ο 2 Ανάδευση CΟ 2 N 2 Q ΑΝΟΞΙΚΟΣ ΑΝΤΙΔΡΑΣΤΗΡΑΣ ΑΕΡΟΒΙΟΣ ΒΑ (απομάκρυση C και νιτροποίηση) (1+r)Q ΔΤΚ Q-W r Q Εσωτερική Ανακυκλοφορία ΝΟ 3 rq+w rq Ανακυκλοφορία Α/Ι W Περίσσεια ιλύς

Σχετικά έγγραφα

ΣΥΣΧΕΤΙΣΗ ΡΥΠΑΝΤΩΝ-ΕΠΙΠΤΩΣΕΩΝ

ΣΥΣΧΕΤΙΣΗ ΡΥΠΑΝΤΩΝ-ΕΠΙΠΤΩΣΕΩΝ ΡΥΠΑΝΤΙΚΕΣ ΟΥΣΙΕΣ ΛΥΜΑΤΩΝ Μεγάλα στερεά Άμμος Λίπη-Έλαια Καθιζήσιμα οργανικά Κολλοειδή και διαλυμένα οργανικά Άζωτο Φώσφορος Παθογόνα Τοξικά ΕΠΙΠΤΩΣΕΙΣ Εμφράξεις, ιζήματα