Tehnologija aerobne denitrifikacije

Mehanizam denitrifikacije je sljedeći: Početna teorija postavlja da sposobnost sticanja elektrona-otopljenog kisika sprječava prijenos elektrona u nitrat ili nitrit, čime se inhibira denitrifikacija. Međutim, nedavne studije su pokazale da sistemi bakterijskih denitrifikujućih enzima i aerobni sistemi disanja koegzistiraju. Dok se nitratni dušik smanjuje, otopljeni kisik se također smanjuje; kiseonik nije direktan faktor koji inhibira aktivnost ili proizvodnju denitrifikujućih enzima. Nedostatak nitratnog dušika ili otopljenog kisika smanjuje rast bakterija i stope denitrifikacije.

Tokom 1980-ih, Robertson et al. prijavili su postojanje aerobnih denitrifikujućih bakterija i aerobnih denitrifikujućih enzimskih sistema i potvrdili postojanje *Thiosphaera pantotropha* (sada preimenovanog u *Paracoccus denitrifications*). Tokom rasta, stopa rasta je veća kada O2 i NO3 koegzistiraju nego kada je jedan od njih prisutan sam. Sve veći broj istraživanja je pokazao postojanje aerobne denitrifikacije u bakterijama i identificirao neke bakterije koje pokazuju visoke stope denitrifikacije u aerobnim uvjetima.

① Respiratorni put aerobnih denitrifikujućih bakterija

U hipotetičkom respiratornom putu aerobnih denitrifikujućih bakterija, i nitratni dušik i kisik mogu djelovati kao konačni akceptori elektrona. Elektroni se mogu prenijeti sa supstrata reducirane organske tvari na kisik, kao i na nitratni dušik, nitritni dušik i dušikov oksid, reducirajući ih u skladu s tim.

② Proces denitrifikacije i katalitički enzimi

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

Nitrat reduktaza: Reducira nitrate u nitrit;

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

Reduktaza dušikovog oksida: reducira dušikov oksid u dušikov oksid;

Azot oksid reduktaza: Azot oksid reduktaza aerobnih denitrifikujućih bakterija je protein koji sadrži bakar- i nalazi se u periplazmi. U uslovima koji sadrže kiseonik-, reduktaza azot oksida u denitrifikujućim ćelijama Paracoccusa je aktivna, sposobna da istovremeno redukuje gasove NO i NO2 u N2.

③ Vrste i izvori aerobnih denitrifikujućih bakterija

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

① Principi koji odražavaju razlike u proizvodima

Generalno, glavni proizvod aerobne denitrifikacije je N₂O, dok anaerobna denitrifikacija uglavnom proizvodi N₂ i male količine N2O i NO. Ovo odražava potencijalne razlike u aktivnosti denitrifikujućih enzimskih sistema i puteva transporta elektrona u aerobnim i anaerobnim uslovima, što dovodi do različitih konačnih proizvoda.

② Principi simultane nitrifikacije i denitrifikacije

Aerobne denitrifikacijske bakterije mogu izvršiti denitrifikaciju u aerobnim uvjetima, omogućavajući joj da se dogodi istovremeno s nitrifikacijom. Ovo probija tradicionalnu ideju da nitrifikacija zahtijeva aerobne procese, a denitrifikacija zahtijeva anaerobne procese. To je vjerovatno zato što aerobne denitrifikacijske bakterije posjeduju jedinstvene enzimske sisteme i metaboličke puteve, što im omogućava da efikasno provode reakcije denitrifikacije u aerobnom okruženju.

③ Princip direktne konverzije amonijum azota

Aerobne denitrifikacijske bakterije mogu direktno pretvoriti amonijum dušik u plinovite produkte u aerobnim uvjetima. Ovo ukazuje da posjeduju jedinstveni metabolički mehanizam sposoban da dovrši seriju konverzija amonijum azota u aerobnom okruženju, izbjegavajući složeni proces prvo podvrgavanja nitrifikaciji, a zatim denitrifikaciji.

④ Akceptor elektrona i princip potrošnje kiseonika

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

Teorijska osnova aerobne denitrifikacije je relativno jasna, ali do sada nije uočena nijedna praktična inženjerska primjena, a srodna eksperimentalna istraživanja nedostaju. Ako naiđete na relevantne proizvode, možete ih isprobati, ali platite samo ako su učinkoviti. Neka vas neke ekološke kompanije ne zavaraju.

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