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当多糖类物质水解成葡萄糖后不能再水解了。如果反应条件仍处于缺氧条件,则葡萄糖会通过糖的酵解过程分解成2个丙酮酸(即1×C6→2C3)。至此,多糖类的水解(酸化)过程全部完成。进一步的彻底降解,只能在有氧条件下才能完成即在有氧条件下丙酸酮进入三羧酸循环,达到完全的氧化:
2CH3COCOOH+4H+6O2→6CO2+6H2O。
(2)蛋白质的水解。蛋白质是由多种氨基酸分子组成的复杂有机物。它由C、H、O、N等主要元素组成,有的还含有Fe、I、P、S等元素。蛋白质与糖类、脂肪类物质分子的主要不同点在于它的组分含有N素。在蛋白质中,氮的含量平均约为16%。
蛋白质不能直接被微生物利用,在进入细胞组织之前,需经蛋白质水解酶的作用,使其水解成氨基酸。其水解经路为:蛋白质→多肽 →二肽 → 氨基酸。至此。蛋白质的水解过程完成。实际上蛋白质水解到二肽阶段就可作为底物,被微生物细胞所利用。
(3)脂肪(类脂肪)物质的水解。脂肪是不含氮的有机化合物,由C、H、O等元素组成。
脂肪的降解也是首先在细胞外,通过脂肪水解酶发生水解,生成甘油和相应的脂肪酸。甘油的进一步降解类似于糖解过程的一部分,转化为丙酮酸。至此,水解反应完成。水解产物脂肪酸丙酮酸的进一步降解,则需在有氧下进入三羧酸循环,达到完全的氧化。
(4)芳香族化合物的水解。尽管苯环的化学结构相当稳定,但大部分苯环物质可在微生物的作用下被降解。
降解经路大致可分为3种形式。
A生态变化。芳香族化合物从一种化合物形态转化为另一种形态。例如芳香族硝基化合物(硝基苯)还原成苯胺。这一特性可利用到污水处理工程中。众所周知。苯胺是可以在好氧下,予以彻底降解,而且降解速率较快,但硝基苯则不然,它不能在好氧条件下降解。可是硝基苯在缺氧条件下在兼性微生物的作用下,可转变形态,成为苯胺,然后通过好氧生物作用,达到彻底降解。
B苯环断裂。在缺氧条件下,由于兼性微生物的作用,某些苯环化合物可以出现苯环裂解。苯环的裂解。包括两个基本步骤:首先生成两个邻位羟基化合物,再发生苯环的断裂,分裂为有机酸。当有机物降解为有机酸后,再通过好氧条件下的三羧酸循环予以彻底降解。
C长链分子断裂。在染料工业中,偶氮系列染料占有60%的比重。偶氮基系染料中的发色基团。一旦偶氮基团被降解,则染料原有的色泽将消失。在兼性微生物作用下的水解过程,会发生染料分子的裂解,使偶氮键断裂,并形成新的碎片分子。因而,虽然偶氮化合物的可生化性较差,但通过水解裂解,生成的苯胺类化合物,可生化性就变得十分好,它的BOD5/CODcr比值明显上升。甲基橙染料,系偶氮类化合物,它的可生化性较差,属难生化物质,BOD5/CODcr比值仅为0.03-0.025,但水解反应后,形成的苯胺结构碎片分子,其BOD5/CODcr比值,上升至0.41-0.59。
(B)水解工艺的特点
(1)污水经水解处理后,BOD5/CODcr比值,有明显升高。例如制药厂土霉素生产废水,进水BOD5/CODcr的比值0.34,经水解后,比值上升为0.43,可生化性得到了提高。
(2)对厌氧处理而言,水解反应的水力停留时间较短。对工业污水中的有机污染物来说,根据其分子结构、分子量大小,水解反应一般在4-18小时完成。
(3)用膜法水解工艺,由于生物量大、容积负荷高,能适应进水CODcr负荷变化。一般说,进水CODcr浓度升高3-4倍,而出水CODcr的去除率,非旦不下降,反而升高,即进水浓度越高,CODcr去除率高。水解工艺有很大的耐冲击负荷能力。
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