Технология аэробной денитрификации

Механизм денитрификации следующий: первоначальная теория утверждает, что способность растворенного кислорода -приобретать электроны предотвращает перенос электронов в нитрат или нитрит, тем самым ингибируя денитрификацию. Однако недавние исследования показали, что бактериальные денитрифицирующие ферментные системы и системы аэробного дыхания сосуществуют. В то время как нитратный азот снижается, растворенный кислород также снижается; Кислород не является прямым фактором, ингибирующим активность или продукцию денитрифицирующего фермента. Недостаток нитратного азота или растворенного кислорода снижает рост бактерий и скорость денитрификации.

В 1980-х годах Робертсон и др. сообщили о существовании аэробных денитрифицирующих бактерий и аэробных денитрифицирующих ферментных систем и подтвердили существование *Thiosphaera pantotropa* (теперь переименованного в *Paracoccus denitrifications*). Во время роста скорость роста выше, когда O2 и NO3 сосуществуют, чем когда каждый из них присутствует отдельно. Все большее количество исследований демонстрирует существование аэробной денитрификации у бактерий и идентифицирует некоторые бактерии, демонстрирующие высокие скорости денитрификации в аэробных условиях.

① Респираторный путь аэробных денитрифицирующих бактерий

В гипотетическом дыхательном пути аэробных денитрифицирующих бактерий нитратный азот и кислород могут действовать как конечные акцепторы электронов. Электроны могут передаваться от восстановленного органического вещества-субстрата к кислороду, а также к нитратному азоту, нитритному азоту и закиси азота, соответственно восстанавливая их.

② Процесс денитрификации и каталитические ферменты

Процесс денитрификации аэробных денитрифицирующих бактерий включает четыре стадии восстановления: катализируемые нитратредуктазой, нитритредуктазой, редуктазой оксида азота и редуктазой закиси азота соответственно.

Нитратредуктаза: восстанавливает нитраты до нитритов;

Нитритредуктаза. Аэробные денитрифицирующие бактерии в основном имеют два типа нитритредуктазы: один — цитохром (Cd), а другой — растворимый медь-содержащий фермент. Восстанавливает нитрит до оксида азота (NO);

Редуктаза оксида азота: восстанавливает оксид азота до закиси азота;

Редуктаза оксида азота. Редуктаза оксида азота аэробных денитрифицирующих бактерий представляет собой медь-содержащий белок, расположенный в периплазме. В условиях, содержащих кислород-, редуктаза закиси азота в денитрифицирующих клетках Paracoccus активна и способна одновременно восстанавливать газы NO и NO2 до N2.

③ Типы и источники аэробных денитрифицирующих бактерий

Аэробные денитрифицирующие бактерии в основном встречаются в таких родах, как *Pseudomonas*, *Alcaligenes*, *Paracoccus* и *Bacillus*. Это тип гетеротрофных денитрифицирующих бактерий, которые являются аэробными или факультативно-аэробными и используют органический углерод в качестве источника энергии.

① Принципы, отражающие различия продуктов

Обычно основным продуктом аэробной денитрификации является N₂O, тогда как при анаэробной денитрификации в основном образуется N₂ и небольшие количества N₂O и NO. Это отражает потенциальные различия в активности денитрифицирующих ферментных систем и путей транспорта электронов в аэробных и анаэробных условиях, приводящие к различным конечным продуктам.

② Принципы одновременной нитрификации и денитрификации.

Аэробные денитрифицирующие бактерии могут осуществлять денитрификацию в аэробных условиях, что позволяет ей происходить одновременно с нитрификацией. Это разрушает традиционное представление о том, что нитрификация требует аэробных процессов, а денитрификация требует анаэробных процессов. Вероятно, это связано с тем, что аэробные денитрифицирующие бактерии обладают уникальными ферментными системами и метаболическими путями, позволяющими им эффективно осуществлять реакции денитрификации в аэробных средах.

③ Принцип прямого преобразования аммонийного азота.

Аэробные денитрифицирующие бактерии могут напрямую превращать аммонийный азот в газообразные продукты в аэробных условиях. Это указывает на то, что они обладают уникальным метаболическим механизмом, способным завершить серию превращений аммонийного азота в аэробных средах, избегая сложного процесса сначала нитрификации, а затем денитрификации.

④ Принцип акцептора электронов и потребления кислорода

В процессе денитрификации аэробных денитрифицирующих бактерий как нитратный азот, так и кислород могут действовать как конечные акцепторы электронов. При удалении нитратного азота расходуется и кислород. Это демонстрирует, что их дыхательная цепь транспорта электронов может гибко переносить электроны к различным акцепторам в зависимости от присутствия нитратного азота и кислорода в окружающей среде, достигая удаления азота и потребления кислорода.

Теоретическая основа аэробной денитрификации относительно ясна, но до сих пор не наблюдалось никакого практического инженерного применения, а соответствующие экспериментальные исследования отсутствуют. Если вы столкнетесь с соответствующими продуктами, вы можете опробовать их, но платите только в том случае, если они эффективны. Не дайте себя обмануть некоторым экологическим компаниям.

Если технология аэробной денитрификации может быть успешно реализована в проектах очистки воды, это станет огромным толчком для технологии биологической очистки в природоохранной отрасли, что сделает ненужной рециркуляцию нитрификационной жидкости.