Aerobinė denitrifikacijos technologija

Denitrifikacijos mechanizmas yra toks: pradinė teorija teigia, kad ištirpusio deguonies elektronų -sugebėjimas neleidžia elektronams pereiti į nitratus arba nitritus ir taip slopina denitrifikaciją. Tačiau naujausi tyrimai parodė, kad bakterijų denitrifikuojančių fermentų sistemos ir aerobinio kvėpavimo sistemos egzistuoja kartu. Nors sumažėja nitratų azoto kiekis, sumažėja ir ištirpusio deguonies kiekis; deguonis nėra tiesioginis veiksnys, slopinantis denitrifikuojančių fermentų aktyvumą ar gamybą. Nitratinio azoto arba ištirpusio deguonies trūkumas mažina bakterijų augimą ir denitrifikacijos greitį.

Devintajame dešimtmetyje Robertsonas ir kt. pranešė apie aerobinių denitrifikuojančių bakterijų ir aerobinių denitrifikuojančių fermentų sistemų egzistavimą ir patvirtino *Thiosphaera pantotropha* (dabar pervadinto *Paracoccus denitrifikacijos*) egzistavimą. Augimo metu augimo greitis yra didesnis, kai O2 ir NO3 egzistuoja kartu, nei tada, kai yra vienas. Vis daugiau tyrimų parodė, kad bakterijose egzistuoja aerobinis denitrifikavimas ir kai kurios bakterijos, pasižyminčios dideliu denitrifikacijos greičiu aerobinėmis sąlygomis.

① Aerobinių denitrifikuojančių bakterijų kvėpavimo takai

Hipotetiniame aerobinių denitrifikuojančių bakterijų kvėpavimo kelyje nitratinis azotas ir deguonis gali veikti kaip galutiniai elektronų akceptoriai. Elektronai gali būti perkelti iš redukuotos organinės medžiagos substrato į deguonį, taip pat į nitratinį azotą, nitritinį azotą ir azoto oksidą, atitinkamai juos redukuojant.

② Denitrifikacijos procesas ir kataliziniai fermentai

Aerobinių denitrifikuojančių bakterijų denitrifikacijos procesas apima keturis redukcijos etapus: katalizuojamas atitinkamai nitratų reduktazės, nitrito reduktazės, azoto oksido reduktazės ir azoto oksido reduktazės.

Nitratų reduktazė: redukuoja nitratus į nitritus;

Nitrito reduktazė: Aerobinės denitrifikuojančios bakterijos daugiausia turi dviejų tipų nitrito reduktazę: viena yra citochromas (Cd), o kita yra tirpus vario -turintis fermentas. Jis redukuoja nitritus į azoto oksidą (NO);

Azoto oksido reduktazė: redukuoja azoto oksidą į azoto oksidą;

Azoto oksido reduktazė: aerobinių denitrifikuojančių bakterijų azoto oksido reduktazė yra vario{0}}turintis baltymas, esantis periplazmoje. Sąlygomis, kuriose yra deguonies, Paracoccus denitrifikuojančiose ląstelėse esanti azoto oksido reduktazė yra aktyvi, galinti vienu metu redukuoti NO ir NO2 dujas iki N2.

③ Aerobinių denitrifikuojančių bakterijų tipai ir šaltiniai

Aerobinės denitrifikuojančios bakterijos daugiausia randamos tokiose gentyse kaip *Pseudomonas*, *Alcaligenes*, *Paracoccus* ir *Bacillus*. Tai yra heterotrofinių denitrifikuojančių bakterijų rūšis, kurios yra aerobinės arba fakultatyvinės aerobinės ir naudoja organinę anglį kaip energijos šaltinį.

① Principai, atspindintys produktų skirtumus

Paprastai pagrindinis aerobinio denitrifikacijos produktas yra N2O, o anaerobinis denitrifikavimas daugiausia gamina N2 ir nedidelius N2O ir NO kiekius. Tai atspindi galimus denitrifikuojančių fermentų sistemų ir elektronų transportavimo kelių aktyvumo skirtumus aerobinėmis ir anaerobinėmis sąlygomis, dėl kurių susidaro skirtingi galutiniai produktai.

② Vienalaikio nitrifikavimo ir denitrifikacijos principai

Aerobinės denitrifikacijos bakterijos gali atlikti denitrifikaciją aerobinėmis sąlygomis, todėl tai gali vykti kartu su nitrifikacija. Tai laužo tradicinę nuostatą, kad nitrifikacijai reikalingi aerobiniai procesai, o denitrifikacijai – anaerobiniai procesai. Taip yra todėl, kad aerobinės denitrifikacinės bakterijos turi unikalias fermentų sistemas ir medžiagų apykaitos kelius, leidžiančius joms efektyviai vykdyti denitrifikacijos reakcijas aerobinėje aplinkoje.

③ Tiesioginio amonio azoto konversijos principas

Aerobinės denitrifikuojančios bakterijos aerobinėmis sąlygomis gali tiesiogiai paversti amonio azotą dujiniais produktais. Tai rodo, kad jie turi unikalų medžiagų apykaitos mechanizmą, galintį užbaigti amonio azoto konversijas aerobinėje aplinkoje, išvengiant sudėtingo proceso, kai pirmiausia vyksta nitrifikacija, o paskui denitrifikacija.

④ Elektronų akceptorius ir deguonies suvartojimo principas

Aerobinių denitrifikuojančių bakterijų denitrifikacijos procese ir nitratinis azotas, ir deguonis gali veikti kaip galutiniai elektronų akceptoriai. Šalinant nitratinį azotą, sunaudojamas ir deguonis. Tai rodo, kad jų kvėpavimo elektronų transportavimo grandinė gali lanksčiai perkelti elektronus į skirtingus akceptorius, remdamasi nitratų azoto ir deguonies buvimu aplinkoje, taip pašalindama azotą ir sunaudodama deguonį.

Teorinis aerobinės denitrifikacijos pagrindas yra gana aiškus, tačiau iki šiol nepastebėta jokių praktinių inžinerinių pritaikymų, trūksta susijusių eksperimentinių tyrimų. Jei susiduriate su atitinkamais produktais, galite juos išbandyti, tačiau mokėkite tik tuo atveju, jei jie yra veiksmingi. Neapsigaukite kai kurių aplinkosaugos įmonių.

Jei aerobinio denitrifikavimo technologija gali būti sėkmingai įdiegta vandens valymo projektuose, tai bus didžiulis postūmis biologinio valymo technologijoms aplinkos apsaugos pramonėje, todėl nitrifikacinio skysčio recirkuliacija bus nereikalinga.