Tehnologija aerobne denitrifikacije

Mehanizam denitrifikacije je sljedeći: početna teorija tvrdi da sposobnost-prikupljanja elektrona otopljenog kisika sprječava prijenos elektrona na nitrat ili nitrit, čime se inhibira denitrifikacija. Međutim, nedavne studije pokazale su da bakterijski enzimski sustavi za denitrifikaciju i aerobni respiracijski sustavi koegzistiraju. Dok se nitratni dušik reducira, otopljeni kisik također se reducira; kisik nije izravni čimbenik koji inhibira aktivnost ili proizvodnju denitrifikacijskih enzima. Nedostatak nitratnog dušika ili otopljenog kisika smanjuje rast bakterija i stope denitrifikacije.

U 1980-ima, Robertson i sur. izvijestio o postojanju aerobnih denitrifikacijskih bakterija i aerobnih denitrifikacijskih enzimskih sustava te potvrdio postojanje *Thiosphaera pantotropha* (sada preimenovanog u *Paracoccus denitrifications*). Tijekom rasta, stopa rasta je veća kada O2 i NO3 postoje zajedno nego kada su prisutni sami. Sve veći broj istraživanja pokazao je postojanje aerobne denitrifikacije u bakterijama i identificirao neke bakterije koje pokazuju visoke stope denitrifikacije u aerobnim uvjetima.

① Respiratorni put aerobnih denitrifikacijskih bakterija

U hipotetskom respiratornom putu aerobnih denitrifikacijskih bakterija, nitratni dušik i kisik mogu djelovati kao konačni akceptori elektrona. Elektroni se mogu prenijeti sa supstrata reducirane organske tvari na kisik, a također i na nitratni dušik, nitritni dušik i dušikov oksid, reducirajući ih na odgovarajući način.

② Proces denitrifikacije i katalitički enzimi

Proces denitrifikacije aerobnih denitrifikacijskih bakterija uključuje četiri koraka redukcije: kataliziran nitrat reduktazom, nitrit reduktazom, dušikov oksid reduktazom i dušikov oksid reduktazom.

Nitrat reduktaza: Reducira nitrat u nitrit;

Nitrit-reduktaza: Aerobne denitrifikacijske bakterije uglavnom imaju dvije vrste nitrit-reduktaze: jedna je citokrom (Cd), a druga je topljivi enzim koji -sadrži bakar. Reducira nitrit u dušikov oksid (NO);

Dušikov oksid reduktaza: reducira dušikov oksid u dušikov oksid;

Dušikov oksid reduktaza: Dušikov oksid reduktaza aerobnih denitrifikacijskih bakterija je protein koji-sadrži bakar i nalazi se u periplazmi. U uvjetima koji -sadržavaju kisik, reduktaza dušikovog oksida u denitrifikacijskim stanicama Paracoccus je aktivna, sposobna istovremeno reducirati i plinove NO i NO2 u N2.

③ Vrste i izvori aerobnih denitrifikacijskih bakterija

Aerobne denitrifikacijske bakterije uglavnom se nalaze u rodovima kao što su *Pseudomonas*, *Alcaligenes*, *Paracoccus* i *Bacillus*. One su vrsta heterotrofnih denitrifikacijskih bakterija koje su aerobne ili fakultativno aerobne i koriste organski ugljik kao izvor energije.

① Načela koja odražavaju razlike proizvoda

Općenito, glavni proizvod aerobne denitrifikacije je N₂O, dok anaerobna denitrifikacija uglavnom proizvodi N₂ i male količine N₂O i NO. To odražava potencijalne razlike u aktivnosti denitrifikacijskih enzimskih sustava i putova prijenosa elektrona u aerobnim i anaerobnim uvjetima, što dovodi do različitih konačnih proizvoda.

② Načela istovremene nitrifikacije i denitrifikacije

Aerobne denitrifikacijske bakterije mogu provesti denitrifikaciju u aerobnim uvjetima, dopuštajući da se ona odvija istovremeno s nitrifikacijom. Time se razbija tradicionalno shvaćanje da nitrifikacija zahtijeva aerobne procese, a denitrifikacija zahtijeva anaerobne procese. To je vjerojatno zato što aerobne denitrifikacijske bakterije posjeduju jedinstvene enzimske sustave i metaboličke putove, što im omogućuje učinkovito provođenje reakcija denitrifikacije u aerobnim okruženjima.

③ Izravna pretvorba načela amonijevog dušika

Aerobne denitrifikacijske bakterije mogu izravno pretvoriti amonijev dušik u plinovite produkte u aerobnim uvjetima. To ukazuje da posjeduju jedinstveni metabolički mehanizam sposoban dovršiti niz pretvorbi amonijevog dušika u aerobnim okruženjima, izbjegavajući složeni proces prvo nitrifikacije, a zatim denitrifikacije.

④ Akceptor elektrona i princip potrošnje kisika

U procesu denitrifikacije aerobnih denitrifikacijskih bakterija, nitratni dušik i kisik mogu djelovati kao konačni akceptori elektrona. Prilikom uklanjanja nitratnog dušika troši se i kisik. Ovo pokazuje da njihov respiratorni transportni lanac elektrona može fleksibilno prenositi elektrone na različite akceptore na temelju prisutnosti nitratnog dušika i kisika u okolišu, postižući uklanjanje dušika i potrošnju kisika.

Teorijska osnova aerobne denitrifikacije je relativno jasna, ali do sada nisu primijećene praktične inženjerske primjene, a nedostaju povezana eksperimentalna istraživanja. Ako naiđete na relevantne proizvode, možete ih isprobati, ali platite samo ako su učinkoviti. Ne dajte se zavarati nekim ekološkim tvrtkama.

Ako se tehnologija aerobne denitrifikacije može uspješno implementirati u projekte obrade vode, to će biti veliki poticaj tehnologiji biološke obrade u industriji zaštite okoliša, čineći recirkulaciju nitrifikacijske tekućine nepotrebnom.