Tehnologija aerobne denitrifikacije

Mehanizem denitrifikacije je naslednji: začetna teorija trdi, da sposobnost raztopljenega kisika-pridobiti elektrone preprečuje prenos elektronov na nitrat ali nitrit in tako zavira denitrifikacijo. Vendar so nedavne študije pokazale, da bakterijski denitrifikacijski encimski sistemi in aerobni dihalni sistemi obstajajo sočasno. Medtem ko se nitratni dušik zmanjša, se zmanjša tudi raztopljeni kisik; kisik ni neposreden dejavnik, ki zavira aktivnost ali proizvodnjo denitrifikacijskih encimov. Pomanjkanje bodisi nitratnega dušika bodisi raztopljenega kisika zmanjša rast bakterij in stopnje denitrifikacije.

V osemdesetih letih prejšnjega stoletja so Robertson et al. poročali o obstoju aerobnih denitrifikacijskih bakterij in aerobnih denitrifikacijskih encimskih sistemov ter potrdili obstoj *Thiosphaera pantotropha* (zdaj preimenovane v *Paracoccus denitrifications*). Med rastjo je stopnja rasti višja, ko O2 in NO3 obstajata sočasno, kot če sta oba prisotna sama. Vse več raziskav je pokazalo obstoj aerobne denitrifikacije v bakterijah in identificiralo nekatere bakterije, ki kažejo visoke stopnje denitrifikacije v aerobnih pogojih.

① Dihalna pot aerobnih denitrifikacijskih bakterij

V hipotetični dihalni poti aerobnih denitrifikacijskih bakterij lahko tako nitratni dušik kot kisik delujeta kot končna sprejemnika elektronov. Elektrone je mogoče prenesti iz substrata reducirane organske snovi v kisik in tudi v nitratni dušik, nitritni dušik in dušikov oksid ter jih ustrezno reducirati.

② Postopek denitrifikacije in katalitični encimi

Proces denitrifikacije aerobnih denitrifikacijskih bakterij vključuje štiri korake redukcije: katalizirane z nitrat reduktazo, nitrit reduktazo, reduktazo dušikovega oksida in reduktazo dušikovega oksida.

Nitrat reduktaza: reducira nitrat v nitrit;

Nitrit reduktaza: Aerobne denitrifikacijske bakterije imajo večinoma dve vrsti nitrit reduktaze: ena je citokrom (Cd), druga pa je topen encim,-ki vsebuje baker. Reducira nitrit v dušikov oksid (NO);

Dušikov oksid reduktaza: reducira dušikov oksid v dušikov oksid;

Dušikov oksid reduktaza: Dušikov oksid reduktaza aerobnih denitrifikacijskih bakterij je beljakovina,-ki vsebuje baker in se nahaja v periplazmi. V pogojih, ki vsebujejo- kisik, je reduktaza dušikovega oksida v denitrifikacijskih celicah Paracoccus aktivna in je sposobna istočasno reducirati plina NO in NO2 v N2.

③ Vrste in viri aerobnih denitrifikacijskih bakterij

Aerobne denitrifikacijske bakterije najdemo predvsem v rodovih, kot so *Pseudomonas*, *Alcaligenes*, *Paracoccus* in *Bacillus*. So vrsta heterotrofnih denitrifikacijskih bakterij, ki so aerobne ali fakultativne aerobne in uporabljajo organski ogljik kot vir energije.

① Načela, ki odražajo razlike med izdelki

Na splošno je glavni produkt aerobne denitrifikacije N₂O, medtem ko anaerobna denitrifikacija v glavnem proizvaja N₂ in majhne količine N₂O in NO. To odraža potencialne razlike v aktivnosti denitrifikacijskih encimskih sistemov in poti prenosa elektronov v aerobnih in anaerobnih pogojih, kar vodi do različnih končnih produktov.

② Načela hkratne nitrifikacije in denitrifikacije

Aerobne denitrifikacijske bakterije lahko izvajajo denitrifikacijo v aerobnih pogojih, kar omogoča, da poteka sočasno z nitrifikacijo. To prebija tradicionalno predstavo, da nitrifikacija zahteva aerobne procese, denitrifikacija pa anaerobne procese. To je verjetno zato, ker imajo aerobne denitrifikacijske bakterije edinstvene encimske sisteme in presnovne poti, ki jim omogočajo učinkovito izvajanje denitrifikacijskih reakcij v aerobnih okoljih.

③ Neposredna pretvorba načela amonijevega dušika

Aerobne denitrifikacijske bakterije lahko neposredno pretvorijo amonijev dušik v plinaste produkte v aerobnih pogojih. To kaže, da imajo edinstven presnovni mehanizem, ki je sposoben dokončati niz pretvorb amonijevega dušika v aerobnih okoljih, pri čemer se izogne ​​kompleksnemu procesu najprej nitrifikacije in nato denitrifikacije.

④ Načelo sprejemnika elektronov in porabe kisika

V procesu denitrifikacije aerobnih denitrifikacijskih bakterij lahko tako nitratni dušik kot kisik delujeta kot končna sprejemnika elektronov. Pri odstranjevanju nitratnega dušika se porablja tudi kisik. To dokazuje, da lahko njihova dihalna transportna veriga elektronov prožno prenaša elektrone na različne akceptorje na podlagi prisotnosti nitratnega dušika in kisika v okolju, s čimer doseže odstranitev dušika in porabo kisika.

Teoretična osnova aerobne denitrifikacije je razmeroma jasna, vendar doslej ni bilo opaziti nobene praktične inženirske uporabe in manjkajo sorodne eksperimentalne raziskave. Če naletite na ustrezne izdelke, jih lahko preizkusite, vendar plačate le, če so učinkoviti. Naj vas nekatera okoljska podjetja ne zavedejo.

Če bo mogoče tehnologijo aerobne denitrifikacije uspešno implementirati v projekte čiščenja vode, bo to velika spodbuda za tehnologijo biološkega čiščenja v industriji varstva okolja, zaradi česar bo recirkulacija nitrifikacijske tekočine nepotrebna.