Aerobinen denitrifikaatiotekniikka

Denitrifikaatiomekanismi on seuraava: Alkuteorian mukaan liuenneen hapen elektroninhankintakyky estää elektronien siirtymisen nitraatiksi tai nitriitiksi, mikä estää denitrifikaatiota. Viimeaikaiset tutkimukset ovat kuitenkin osoittaneet, että bakteerien denitrifioivat entsyymijärjestelmät ja aerobiset hengitysjärjestelmät toimivat rinnakkain. Samalla kun nitraattityppi vähenee, myös liuennut happi vähenee; happi ei ole suora denitrifioivan entsyymin aktiivisuutta tai tuotantoa estävä tekijä. Nitraattitypen tai liuenneen hapen puute vähentää bakteerien kasvua ja denitrifikaatiota.

1980-luvulla Robertson et ai. raportoivat aerobisten denitrifioivien bakteerien ja aerobisten denitrifioivien entsyymijärjestelmien olemassaolosta ja vahvistivat *Thiosphaera pantotrophan* (nykyisen nimen *Paracoccus denitrifikaatiot*) olemassaolon. Kasvun aikana kasvunopeus on suurempi, kun O2 ja NO3 esiintyvät rinnakkain, kuin jos jompikumpi on läsnä yksinään. Yhä useampi tutkimus on osoittanut aerobisen denitrifikaation olemassaolon bakteereissa ja tunnistanut joitakin bakteereja, joilla on korkea denitrifikaatioaste aerobisissa olosuhteissa.

① Aerobisten denitrifioivien bakteerien hengitystie

Aerobisten denitrifioivien bakteerien hypoteettisessa hengitysreitissä sekä nitraattityppi että happi voivat toimia lopullisina elektronien vastaanottajina. Elektronit voidaan siirtää pelkistetyistä orgaanisista aineista substraatista happeen ja myös nitraattityppeen, nitriittityppeen ja dityppioksidiin pelkistämällä niitä vastaavasti.

② Denitrifikaatioprosessi ja katalyyttiset entsyymit

Aerobisten denitrifikaatiobakteerien denitrifikaatioprosessi sisältää neljä pelkistysvaihetta: nitraattireduktaasin, nitriittireduktaasin, typpioksidireduktaasin ja typpioksiduulireduktaasin katalysoima prosessi.

Nitraattireduktaasi: pelkistää nitraatin nitriitiksi;

Nitriittireduktaasi: Aerobisilla denitrifioivilla bakteereilla on pääasiassa kahden tyyppistä nitriittireduktaasia: toinen on sytokromi (Cd) ja toinen on liukoinen kuparia sisältävä entsyymi. Se pelkistää nitriitin typpioksidiksi (NO);

Typpioksidireduktaasi: Pelkistää typpioksidin typpioksidiksi;

Typpioksidireduktaasi: Aerobisten denitrifioivien bakteerien typpioksiduulireduktaasi on kuparia sisältävä proteiini, joka sijaitsee periplasmassa. Happipitoisissa olosuhteissa typpioksiduulireduktaasi Paracoccuksen denitrifioivissa soluissa on aktiivinen, ja se pystyy samanaikaisesti pelkistämään sekä NO- että NO2-kaasut N2:ksi.

③ Aerobisten denitrifioivien bakteerien tyypit ja lähteet

Aerobisia denitrifioivia bakteereja esiintyy pääasiassa suvuissa, kuten *Pseudomonas*, *Alcaligenes*, *Paracoccus* ja *Bacillus*. Ne ovat eräänlaisia ​​heterotrofisia denitrifioivia bakteereja, jotka ovat aerobisia tai fakultatiivisia aerobisia ja käyttävät orgaanista hiiltä energialähteenä.

① Periaatteet, jotka heijastavat tuoteeroja

Yleensä aerobisen denitrifikaation päätuote on N2O, kun taas anaerobinen denitrifikaatio tuottaa pääasiassa N2:ta ja pieniä määriä N20:ta ja NO:ta. Tämä kuvastaa potentiaalisia eroja denitrifioivien entsyymijärjestelmien ja elektronien kuljetusreittien aktiivisuudessa aerobisissa ja anaerobisissa olosuhteissa, mikä johtaa erilaisiin lopputuotteisiin.

② Samanaikaisen nitrifikaation ja denitrifikaation periaatteet

Aerobiset denitrifikaatiobakteerit voivat suorittaa denitrifikaatiota aerobisissa olosuhteissa, jolloin se voi tapahtua samanaikaisesti nitrifikaation kanssa. Tämä rikkoo perinteisen käsityksen, jonka mukaan nitrifikaatio vaatii aerobisia prosesseja ja denitrifikaatio vaatii anaerobisia prosesseja. Tämä johtuu todennäköisestä, koska aerobisilla denitrifioivilla bakteereilla on ainutlaatuiset entsyymijärjestelmät ja aineenvaihduntareittejä, minkä ansiosta ne voivat suorittaa tehokkaasti denitrifikaatioreaktioita aerobisissa ympäristöissä.

③ Ammoniumtypen suoran muuntamisen periaate

Aerobiset denitrifioivat bakteerit voivat muuttaa ammoniumtypen suoraan kaasumaisiksi tuotteiksi aerobisissa olosuhteissa. Tämä osoittaa, että niillä on ainutlaatuinen metabolinen mekanismi, joka pystyy saattamaan päätökseen sarjan ammoniumtypen konversioita aerobisissa ympäristöissä välttäen monimutkaisen prosessin, jossa ensin käydään läpi nitrifikaatio ja sitten denitrifikaatio.

④ Elektronien vastaanottajan ja hapenkulutuksen periaate

Aerobisten denitrifikaatiobakteerien denitrifikaatioprosessissa sekä nitraattityppi että happi voivat toimia lopullisina elektronien vastaanottajina. Nitraattityppeä poistettaessa kulutetaan myös happea. Tämä osoittaa, että niiden hengityselektronikuljetusketju voi joustavasti siirtää elektroneja erilaisiin vastaanottajiin perustuen nitraattitypen ja hapen läsnäoloon ympäristössä, jolloin saadaan aikaan typen poisto ja hapenkulutus.

Aerobisen denitrifikaation teoreettinen perusta on suhteellisen selvä, mutta toistaiseksi käytännön teknisiä sovelluksia ei ole havaittu ja asiaan liittyvä kokeellinen tutkimus puuttuu. Jos törmäät asiaankuuluviin tuotteisiin, voit kokeilla niitä, mutta maksat vain, jos ne ovat tehokkaita. Älä anna joidenkin ympäristöyhtiöiden pettää.

Jos aerobinen denitrifikaatioteknologia voidaan ottaa menestyksekkäästi käyttöön vedenkäsittelyprojekteissa, se on valtava sysäys biologiselle käsittelyteknologialle ympäristönsuojeluteollisuudessa, jolloin nitrifikaationesteen kierrättäminen on tarpeetonta.