Aerob denitrifikációs technológia

A denitrifikáció mechanizmusa a következő: A kezdeti elmélet azt állítja, hogy az oldott oxigén elektrongyűjtő -képessége megakadályozza az elektronok nitráttá vagy nitritté történő átvitelét, így gátolja a denitrifikációt. A legújabb tanulmányok azonban kimutatták, hogy a bakteriális denitrifikáló enzimrendszerek és az aerob légzési rendszerek együtt léteznek. Miközben a nitrát-nitrogén csökken, az oldott oxigén is csökken; Az oxigén nem közvetlen faktor, amely gátolja a denitrifikáló enzimaktivitást vagy -termelést. A nitrát-nitrogén vagy az oldott oxigén hiánya csökkenti a baktériumok növekedését és a denitrifikáció sebességét.

Az 1980-as években Robertson et al. aerob denitrifikáló baktériumok és aerob denitrifikáló enzimrendszerek létezéséről számoltak be, és megerősítették a *Thiosphaera pantotropha* (jelenleg *Paracoccus denitrifikációk*) létezését. A növekedés során a növekedési sebesség nagyobb, ha az O2 és az NO3 együtt léteznek, mint amikor bármelyikük önmagában van jelen. Egyre több kutatás igazolta az aerob denitrifikáció létezését baktériumokban, és azonosított néhány olyan baktériumot, amelyek aerob körülmények között magas denitrifikációs rátát mutatnak.

① Az aerob denitrifikáló baktériumok légúti útja

Az aerob denitrifikáló baktériumok hipotetikus légúti útvonalában mind a nitrát-nitrogén, mind az oxigén végső elektronakceptorként működhet. A redukált szervesanyag szubsztrátból az elektronok oxigénbe, illetve nitrát nitrogénbe, nitrit nitrogénbe és nitrogén-oxidba is átkerülhetnek, ennek megfelelően redukálva azokat.

② Denitrifikációs folyamat és katalitikus enzimek

Az aerob denitrifikáló baktériumok denitrifikációs folyamata négy redukciós lépésből áll: nitrát-reduktáz, nitrit-reduktáz, nitrogén-monoxid-reduktáz és nitrogén-oxid-reduktáz katalizálja.

Nitrát-reduktáz: A nitrátot nitritté redukálja;

Nitrit-reduktáz: Az aerob denitrifikáló baktériumok főként kétféle nitrit-reduktázt tartalmaznak: az egyik a citokróm (Cd), a másik pedig egy oldható réz-tartalmú enzim. A nitritet nitrogén-monoxiddá (NO) redukálja;

Nitrogén-monoxid-reduktáz: A nitrogén-monoxidot dinitrogén-monoxiddá redukálja;

Nitrogén-monoxid-reduktáz: Az aerob denitrifikáló baktériumok dinitrogén-oxid-reduktáza egy réz-tartalmú fehérje, amely a periplazmában található. Oxigéntartalmú körülmények között a Paracoccus denitrifikáló sejtjeiben a dinitrogén-oxid-reduktáz aktív, amely egyszerre képes az NO és NO2 gázokat N2-vé redukálni.

③ Az aerob denitrifikáló baktériumok típusai és forrásai

Az aerob denitrifikáló baktériumok főként olyan nemzetségekben találhatók meg, mint a *Pseudomonas*, *Alcaligenes*, *Paracoccus* és *Bacillus*. Ezek egyfajta heterotróf denitrifikáló baktériumok, amelyek aerob vagy fakultatív aerobok, és szerves szenet használnak energiaforrásként.

① A termékkülönbségeket tükröző alapelvek

Általában az aerob denitrifikáció fő terméke az N2O, míg az anaerob denitrifikáció főként N2-t és kis mennyiségű N2O-t és NO-t termel. Ez tükrözi a denitrifikáló enzimrendszerek aktivitásában és az elektrontranszport útvonalakban aerob és anaerob körülmények között fennálló potenciális különbségeket, amelyek eltérő végtermékekhez vezetnek.

② Az egyidejű nitrifikáció és denitrifikáció elvei

Az aerob denitrifikáló baktériumok aerob körülmények között is képesek denitrifikációt végrehajtani, ami lehetővé teszi, hogy az a nitrifikációval egyidejűleg történjen. Ez áttöri azt a hagyományos elképzelést, hogy a nitrifikációhoz aerob, a denitrifikációhoz pedig anaerob folyamatokra van szükség. Ennek valószínűleg az az oka, hogy az aerob denitrifikáló baktériumok egyedi enzimrendszerekkel és metabolikus útvonalakkal rendelkeznek, amelyek lehetővé teszik számukra, hogy hatékonyan hajtsanak végre denitrifikációs reakciókat aerob környezetben.

③ Az ammónium-nitrogén közvetlen átalakítása elve

Az aerob denitrifikáló baktériumok aerob körülmények között az ammónium-nitrogént közvetlenül gáznemű termékekké alakíthatják. Ez azt jelzi, hogy egyedülálló anyagcsere-mechanizmussal rendelkeznek, amely képes az ammónium-nitrogén egy sor átalakulását végrehajtani aerob környezetben, elkerülve az összetett folyamatot, amely először nitrifikáción, majd denitrifikáción megy keresztül.

④ Az elektronakceptor és az oxigénfogyasztás elve

Az aerob denitrifikáló baktériumok denitrifikációs folyamatában mind a nitrát-nitrogén, mind az oxigén működhet végső elektronakceptorként. A nitrát-nitrogén eltávolítása közben oxigén is elfogy. Ez azt bizonyítja, hogy légzőszervi elektrontranszport láncuk rugalmasan tudja átvinni az elektronokat a különböző akceptorokba a nitrát nitrogén és oxigén jelenléte alapján a környezetben, nitrogén eltávolítást és oxigénfogyasztást érve el.

Az aerob denitrifikáció elméleti alapjai viszonylag világosak, de eddig gyakorlati mérnöki alkalmazásokat nem figyeltek meg, és hiányoznak a kapcsolódó kísérleti kutatások. Ha releváns termékekkel találkozik, ki is próbálhatja, de csak akkor fizessen, ha hatásos. Ne tévesszen meg néhány környezetvédelmi cég.

Ha az aerob denitrifikációs technológiát sikeresen be tudják vezetni a vízkezelési projektekben, az hatalmas lökést jelent a biológiai tisztítási technológiának a környezetvédelmi iparban, szükségtelenné téve a nitrifikációs folyadék-visszavezetést.