Aeroobne denitrifikatsioonitehnoloogia

Denitrifikatsiooni mehhanism on järgmine: esialgne teooria eeldab, et lahustunud hapniku elektronide -omandamise võime takistab elektronide ülekannet nitraadiks või nitritiks, pärssides seega denitrifikatsiooni. Hiljutised uuringud on aga näidanud, et bakteriaalsed denitrifitseerivad ensüümsüsteemid ja aeroobsed hingamissüsteemid eksisteerivad koos. Samal ajal kui nitraatlämmastik väheneb, väheneb ka lahustunud hapnik; hapnik ei ole otsene denitrifitseeriva ensüümi aktiivsust või tootmist inhibeeriv tegur. Nitraatlämmastiku või lahustunud hapniku puudumine vähendab bakterite kasvu ja denitrifikatsiooni kiirust.

1980. aastatel avaldasid Robertson jt. teatasid aeroobsete denitrifitseerivate bakterite ja aeroobsete denitrifitseerivate ensüümsüsteemide olemasolust ning kinnitasid *Thiosphaera pantotropha* (nüüdseks ümbernimetatud *Paracoccus denitrifications*) olemasolu. Kasvu ajal on kasvukiirus kõrgem, kui O2 ja NO3 eksisteerivad koos, kui siis, kui kumbki esineb eraldi. Üha rohkem uuringuid on näidanud aeroobse denitrifikatsiooni olemasolu bakterites ja tuvastanud mõned bakterid, millel on aeroobsetes tingimustes kõrge denitrifikatsioonimäär.

① Aeroobsete denitrifitseerivate bakterite hingamistee

Aeroobsete denitrifitseerivate bakterite hüpoteetilises hingamistees võivad nii nitraatlämmastik kui ka hapnik toimida lõplike elektronide aktseptoritena. Elektronid saab redutseeritud orgaanilise aine substraadist üle kanda hapnikku ja ka nitraatlämmastikusse, nitritilämmastikusse ja dilämmastikoksiidi, redutseerides neid vastavalt.

② Denitrifikatsiooniprotsess ja katalüütilised ensüümid

Aeroobsete denitrifitseerivate bakterite denitrifikatsiooniprotsess hõlmab nelja redutseerimisetappi: katalüüsivad vastavalt nitraatreduktaas, nitritireduktaas, lämmastikoksiidi reduktaas ja dilämmastikoksiidi reduktaas.

Nitraadi reduktaas: redutseerib nitraadi nitritiks;

Nitritireduktaas: Aeroobsetel denitrifitseerivatel bakteritel on peamiselt kahte tüüpi nitritireduktaas: üks on tsütokroom (Cd) ja teine ​​lahustuv vase{0}}sisaldav ensüüm. See redutseerib nitriti lämmastikoksiidiks (NO);

Lämmastikoksiidi reduktaas: redutseerib lämmastikoksiidi dilämmastikoksiidiks;

Lämmastikoksiidi reduktaas: aeroobsete denitrifitseerivate bakterite dilämmastikoksiidi reduktaas on vaske{0}}sisaldav valk, mis asub periplasmas. Hapnikku sisaldavates tingimustes on Paracoccus'e denitrifitseerivates rakkudes aktiivne dilämmastikoksiidi reduktaas, mis on võimeline samaaegselt redutseerima nii NO kui ka NO2 gaasid N2-ks.

③ Aeroobsete denitrifitseerivate bakterite tüübid ja allikad

Aeroobseid denitrifitseerivaid baktereid leidub peamiselt sellistes perekondades nagu *Pseudomonas*, *Alcaligenes*, *Paracoccus* ja *Bacillus*. Need on teatud tüüpi heterotroofsed denitrifitseerivad bakterid, mis on aeroobsed või fakultatiivsed aeroobsed ja kasutavad energiaallikana orgaanilist süsinikku.

① Tooteerinevusi kajastavad põhimõtted

Üldiselt on aeroobse denitrifikatsiooni põhiproduktiks N2O, samas kui anaeroobse denitrifikatsiooni käigus tekib peamiselt N2 ning väikeses koguses N2O ja NO. See peegeldab võimalikke erinevusi denitrifitseerivate ensüümsüsteemide ja elektronide transporditeede aktiivsuses aeroobsetes ja anaeroobsetes tingimustes, mille tulemuseks on erinevad lõpptooted.

② Samaaegse nitrifikatsiooni ja denitrifikatsiooni põhimõtted

Aeroobsed denitrifitseerivad bakterid võivad teostada denitrifikatsiooni aeroobsetes tingimustes, võimaldades sellel toimuda samaaegselt nitrifikatsiooniga. See murrab läbi traditsioonilise arusaama, et nitrifikatsioon nõuab aeroobseid protsesse ja denitrifikatsioon nõuab anaeroobseid protsesse. See on tõenäoline, kuna aeroobsetel denitrifitseerivatel bakteritel on ainulaadsed ensüümsüsteemid ja metaboolsed rajad, mis võimaldavad neil aeroobses keskkonnas tõhusalt läbi viia denitrifikatsioonireaktsioone.

③ Ammooniumlämmastiku otsese muundamise põhimõte

Aeroobsed denitrifitseerivad bakterid võivad aeroobsetes tingimustes muuta ammooniumlämmastiku otse gaasilisteks toodeteks. See näitab, et neil on ainulaadne metaboolne mehhanism, mis suudab viia lõpule ammooniumlämmastiku muundamise seeria aeroobses keskkonnas, vältides esmalt nitrifikatsiooni ja seejärel denitrifikatsiooni keerulist protsessi.

④ Elektroniaktseptori ja hapnikutarbimise põhimõte

Aeroobsete denitrifitseerivate bakterite denitrifikatsiooniprotsessis võivad nii nitraatlämmastik kui ka hapnik toimida lõplike elektronide aktseptoritena. Nitraatlämmastiku eemaldamisel kulub ka hapnik. See näitab, et nende hingamisteede elektronide transpordiahel suudab paindlikult elektrone üle kanda erinevatele aktseptoritele, lähtudes nitraadi lämmastiku ja hapniku olemasolust keskkonnas, saavutades lämmastiku eemaldamise ja hapnikutarbimise.

Aeroobse denitrifikatsiooni teoreetiline alus on suhteliselt selge, kuid siiani pole praktilisi insenerirakendusi täheldatud ja sellega seotud eksperimentaalsed uuringud puuduvad. Kui leiate asjakohaseid tooteid, võite neid proovida, kuid maksate ainult siis, kui need on tõhusad. Ärge laske end eksitada mõnest keskkonnafirmast.

Kui aeroobset denitrifikatsioonitehnoloogiat saab edukalt rakendada veepuhastusprojektides, annab see keskkonnakaitsetööstuses tohutu tõuke bioloogilisele puhastustehnoloogiale, muutes nitrifikatsioonivedeliku retsirkulatsiooni tarbetuks.