1. Podział mikroorganizmów ze względu na źródła pozyskiwania węgla i energii Mikroorganizmy dzielimy na autotrofy(bakterie samożywne) i heterotrofy(bakterie cudzożywne).
AUTOTROFY(bakterie samożywne): źr węgla: utlenione związki węgla(zw nieorganicznych) źr energii: światło (fotosynteza bakterii, fotosynteza roślin i glonów) HETEROTROFY(cudzożywne):źr węgla: związki organiczne np. cukry, kwasy tłuszczowe, alkohole źr energii: światło(fotosynteza bakterii)
2. Podaj końcowe produkty utleniania białek, węglowodanów i tłuszczy.
Białka -> NO3 PO43- SO42- CO2 ,H2O; Węglowodany i tłuszcze -> CO2 ,H2O,
3. Wymień urządzenia w których zachodzi proces biologicznego oczyszczania wody Proces biologicznego oczyszczania wody zachodzi na:
Filtrach węglowych (GWA – granulowany węgiel aktywny)
Filtrach piaskowych powolnych
4. Podaj cechy GWA GWA (granulowany węgiel aktywny)- na powierzchni GWA także tworzy się błona biologiczna złożona z organizmów jw., przy czym filtry te działają jako sorbent chemiczny. Na powierzchni GWA znajdują się mikro- (poniżej 1nm), mezospory (1- 25nm, makropory (powyżej 25nm). Rozwój mikroflory w filtrach węglowych zachodzi dzięki: -Zjawiskom sorpcji związków org jako substratów pokarmowych, - Obecności porów, zabezpieczających przed siłami ścinającymi, -Występowaniu grup funkcyjnych w węglu umożliwiających adhezję komórek - Neutralizacji czynników stresogennych dla drobnoustrojów
5. Podaj fazy rozwoju biofilmu i opisz jego strukturę. - tworzenie chemofilmu (z piasku i gliny) - transport mikroorganizmów na powierzchnię ich przyczepienie i wzrost -transport substratów do wnętrza biofilmu, ich zużycie przez mikroorganizmy -transfer produktów reakcji z biofilmu do cieczy, -odrywanie się części biofilmu w skutek obumierania, migracji, ścierania, - tworzenie się grudek materiału biologicznego, zawierającego komórki i wydzielającego polimery, - zapełnianie porów kanałów przez ciecz zajmującą wolne przestrzenie między grudkami.
Struktura fizyczna błony zmienia się w czasie. W starszych błonach biopolimery tworzą mostki pomiędzy grupkami i zwiększają gęstość biomasy, stabilizują adhezję komórek. Biofilm może być jedno- lub wielowarstwowy, wytworzony przez jeden gatunek lub wiele gatunków
6. Na czym polega lekoodporność bakterii? Cecha lekooporności jest przekazywana z komórek opornych na wrażliwe działanie w obrębie nie tylko tego samego gatunku, ale także pomiędzy bakteriami należącymi do różnych rodzajów (na drodze tzw. transferu horyzontalnego). Podstawowym źródłem bakterii lekoopornych są ścieki szpitalne i ścieki z hodowli zwierząt. Mechanizmy przekazywania lekooporności: – koniugacja, polegająca na przenoszeniu plazmidów R, bądź fragmentu chromosomu dawcy na wrażliwego biorcę,– transformacja, jest to pobieranie DNA uwalnianego poprzez analizę komórek opornych na leki przez komórki wrażliwe. – transdukcja, podczas której materiał genetyczny przenoszony jest przez łagodnego bakteriofaga,
7. Na czym polega obniżona wrażliwość na dezynfekanty bakterii lekoodpornych? Obniżona wrażliwość na dezynfekcję zachodzi poprzez: -Ograniczenie dyfuzji związków hydrofilowych. -Obecność enzymów rozkładających niektóre utleniacze. -Zwiększenie stężenia zredukowanego glutationu (antyutleniacza), -Tworzenie biofilmów zawierających egzopolimery - Obecność bakterii w ciałach innych organizmów (legionella, mycobacterium w ciałach pierwotniaków), -Obecność pozostałości leków w wodzie powierzchniowej i ujmowanej do uzdatniania
8. Wymień przyczyny powstawania zapachu w wodzie. Podaj związki chemiczne powodujące zapach. - cykl rozwojowy organizmów (głównie cyjanobakterii i glonów); - metabolity powstające podczas rozkładu biomasy; - składniki ścieków przemysłowych i produkty ich mikrobiologicznego rozkładu; - robocze produkty dezynfekcji wody (np. dwutlenkiem chloru)
ZWIĄZKI CHEMICZNE Pleśń ->geosmina, warzywny/owocowy->wysok cząst aldehydy, trawiasty->beta-Cyklocitral, błota/siarki->merkaptany, Nisk cząs aldehydy, H2S
9. Rodzaje zapachów, podaj poziom stężeń powodujących zmianę zapachu.
Grupy związków zapachowych: - Składniki terpenowe: Zimonen, 1,8 Cineol, Myrcen, Geraniol, Nerol, Geosmina, - Inne lotne związki: kwasy (pochodne węglowodorów), alkohole, ketony, estry, węglowodory, aldehydy, związki siarki i azotu
Stężenia progowe zapachówZapach ogórka->nonenal->0,08mikrog/l; tłuszczu->n-heksanal->4,5; rybny->n-heptanal->3; zgniły->metylobutanal->0,15
10. Opisz zjawisko korozji mikrobiologicznej i jej przyczyny.
Korozja mikrobiologiczna jest odmianą korozji elektrochemicznej metali.
Jeśli nastąpi z jakiś przyczyn uszkodzenie metalu to wokół niego tworzy się obszar wody gdzie jon Fe2+ utlenia się do Fe3+.Tworzą się tlenki pełniące rolę elektrochemiczną. Najczęściej tam gdzie tworzą się biofilmy. Przez drobnoustroje: - redukujące siarczany i produkujące siarkowodór; - utleniające żelazo ; -redukujące żelazo; -wytwarzające kwasy - fermentacje,11. Opisz zjawisko korozji materiałów budowlanych na podstawie cementu
Reakcji kwasów lub CO2 z Ca(OH)2 i CaCO3, w których powstają sole rozpuszczone w wodzie. Kwasy i CO2 produkowane są przez mikroorganizmy.
Ca(OH)2 + H2SO4 -> CaSO4 x 2H2O
12. Podaj końcowe produkty beztlenowego rozkładu białek, węglowodanów i tłuszczy.Białka: -amoniak (NH3 ) ; -siarkowodór (H2S),- dwutlenek węgla (CO2)
Węglowodany: -kwasy organiczne ( mlekowy, octowy, masłowy); alkohole (etanol, metanol,),; ketony – aceton, wodór i CO2 ; Tłuszcze: niższe kwasy tłuszczowe, glicerol, CO2, wodór
13. Scharakteryzuj 4 fazy fermentacji metanowej
Hydroliza –rozkład polimerycznych związków organicznych nierozpuszczalnych w wodzie do związków prostszych, rozpuszczalnych w wodzie. 2.Acidogeneza (kwasotwórcza) – przemiana produktów hydrolizy (aminokwasy, cukry proste, wyższe kwasy tłuszczowe) w metabolity pośrednie – kwasy karboksylowe 3.Acetogeneza (octanogeneza) – powstaje octan produkowany przez heterotrofy z glukozy; autotrofy z dwutlenku węgla i wodoru, 4.Metanogeneza – wytwarzanie metanu, przeprowadzana przez bakterie głownie w wyniku procesu oddychania beztlenowego (z tego procesu powstaje 70% metanu).
14. Podaj warunki technologiczne fermentacji metanowej.
-temperatura i czas procesu: - psychrofilna: 2÷25°C, zwykle 20°C (temp. otoczenia), trwa min.70 dni ; - mezofilna: 30÷40°C, zwykle 33°C, 30 dni; - termofilna: 45-60°C, zwykle 55°C, 15÷20 dni - brak wahań temp; - pH w fazie kwaśnej: ok6, w fazie metanogennej ok7; - mieszanie; - środ.beztlenowe - brak zw toksycznych; - stosunek C:N 10:1 ÷ 25:1
15. Wymień parametry technologiczne niezbędne do prawidłowego przebiegu procesu biol oczyszczania ścieków.-odpowiednio dobrany zbiornik wyrównujący skład ścieków aby zapewnić optymalne V/Q; -obciążenie osadu ładunkiem zanieczyszczeń kgBZT5/kg s.m. d; -IO osadu- opadalność osadu.
16. Zasada funkcjonowania oczyszczalni gruntowo-korzeniowej
-Wykorzystanie mikroorganizmów porastających strefę korzeniową roślin wodnych nasadzonych w złożu żwirowo gruntowym. Proces jest tlenowy. Nasadzone rośliny wodne ( trzcina, tatarak, sitowie, pałka wodna) w strefie korzeniowej tych roślin gromadzą się mikroorganizmy i prowadzą procesy tlenowego rozkładu ścieków organicznych
17. Wyjaśnij zasadę działania oczyszczalni chińskiej. Imitacja łańcucha pokarmowego, składa się z: zbiornik wyrównawczy; komora beztlenowa (spadek BZT); tlenowe złoże biologiczne; zbiornik fitoplanktonu; zbiornik zooplanktonu; staw(hodowla ryb i roślin tropikalnych i szwedzkich) lub staw (hodowla roślin i ryb); rurociągi i hodowla krzewów i drzew; staw do hodowli ryb