Aërobe denitrificatietechnologie

Het mechanisme van denitrificatie is als volgt: De oorspronkelijke theorie stelt dat het vermogen om elektronen te verwerven- van opgeloste zuurstof de overdracht van elektronen naar nitraat of nitriet verhindert, waardoor denitrificatie wordt geremd. Recente onderzoeken hebben echter aangetoond dat bacteriële denitrificerende enzymsystemen en aerobe ademhalingssystemen naast elkaar bestaan. Terwijl nitraatstikstof wordt verminderd, wordt ook opgeloste zuurstof verminderd; zuurstof is geen directe factor die de denitrificerende enzymactiviteit of -productie remt. Een gebrek aan nitraatstikstof of opgeloste zuurstof vermindert de groei van bacteriën en de denitrificatiesnelheden.

In de jaren tachtig hebben Robertson et al. rapporteerde het bestaan ​​van aerobe denitrificerende bacteriën en aerobe denitrificerende enzymsystemen, en bevestigde het bestaan ​​van *Thiosphaera pantotrofa* (nu omgedoopt tot *Paracoccus denitrificaties*). Tijdens de groei is de groeisnelheid hoger wanneer O2 en NO3 naast elkaar bestaan ​​dan wanneer een van beide afzonderlijk aanwezig is. Een groeiend aantal onderzoeken heeft het bestaan ​​van aerobe denitrificatie bij bacteriën aangetoond en enkele bacteriën geïdentificeerd die hoge denitrificatiesnelheden vertonen onder aerobe omstandigheden.

① Ademhalingsroute van aërobe denitrificerende bacteriën

In de hypothetische ademhalingsroute van aerobe denitrificerende bacteriën kunnen zowel nitraatstikstof als zuurstof fungeren als uiteindelijke elektronenacceptoren. Elektronen kunnen worden overgedragen van het substraat met gereduceerd organisch materiaal naar zuurstof, en ook naar nitraatstikstof, nitrietstikstof en lachgas, waardoor ze dienovereenkomstig worden gereduceerd.

② Denitrificatieproces en katalytische enzymen

Het denitrificatieproces van aerobe denitrificerende bacteriën omvat vier reductiestappen: respectievelijk gekatalyseerd door nitraatreductase, nitrietreductase, stikstofoxidereductase en lachgasreductase.

Nitraatreductase: reduceert nitraat tot nitriet;

Nitrietreductase: Aërobe denitrificerende bacteriën hebben hoofdzakelijk twee soorten nitrietreductase: de ene is cytochroom (Cd) en de andere is een oplosbaar koper-bevattend enzym. Het reduceert nitriet tot stikstofmonoxide (NO);

Stikstofmonoxide-reductase: Reduceert stikstofmonoxide tot lachgas;

Stikstofmonoxide-reductase: Het lachgas-reductase van aerobe denitrificerende bacteriën is een koper-bevattend eiwit dat zich in het periplasma bevindt. Onder zuurstof{2}}bevattende omstandigheden is het lachgasreductase in de denitrificerende cellen van Paracoccus actief en kan het tegelijkertijd zowel NO- als NO2-gassen reduceren tot N2.

③ Soorten en bronnen van aërobe denitrificerende bacteriën

Aërobe denitrificerende bacteriën worden voornamelijk aangetroffen in geslachten zoals *Pseudomonas*, *Alcaligenes*, *Paracococcus* en *Bacillus*. Het zijn een soort heterotrofe denitrificerende bacteriën die aëroob of facultatief aëroob zijn en organische koolstof als energiebron gebruiken.

① Principes die productverschillen weerspiegelen

Over het algemeen is het belangrijkste product van aerobe denitrificatie N₂O, terwijl anaerobe denitrificatie voornamelijk N₂ en kleine hoeveelheden N₂O en NO produceert. Dit weerspiegelt de potentiële verschillen in de activiteit van denitrificerende enzymsystemen en elektronentransportroutes onder aerobe en anaerobe omstandigheden, wat leidt tot verschillende eindproducten.

② Principes van gelijktijdige nitrificatie en denitrificatie

Aërobe denitrificerende bacteriën kunnen denitrificatie uitvoeren onder aërobe omstandigheden, waardoor deze gelijktijdig met nitrificatie kan plaatsvinden. Dit doorbreekt het traditionele idee dat nitrificatie aërobe processen vereist en denitrificatie anaërobe processen vereist. Dit komt waarschijnlijk omdat aerobe denitrificerende bacteriën unieke enzymsystemen en metabolische routes bezitten, waardoor ze effectief denitrificatiereacties kunnen uitvoeren in aerobe omgevingen.

③ Directe omzetting van ammoniumstikstofprincipe

Aërobe denitrificerende bacteriën kunnen ammoniumstikstof onder aërobe omstandigheden direct omzetten in gasvormige producten. Dit geeft aan dat ze een uniek metabolisch mechanisme bezitten dat in staat is een reeks omzettingen van ammoniumstikstof in aerobe omgevingen te voltooien, waarbij het complexe proces van eerst nitrificatie en vervolgens denitrificatie wordt vermeden.

④ Elektronenacceptor en zuurstofverbruiksprincipe

In het denitrificatieproces van aërobe denitrificerende bacteriën kunnen zowel nitraatstikstof als zuurstof fungeren als uiteindelijke elektronenacceptoren. Bij het verwijderen van nitraatstikstof wordt ook zuurstof verbruikt. Dit toont aan dat hun respiratoire elektronentransportketen op flexibele wijze elektronen naar verschillende acceptoren kan overbrengen op basis van de aanwezigheid van nitraatstikstof en zuurstof in de omgeving, waardoor stikstofverwijdering en zuurstofverbruik worden bereikt.

De theoretische basis van aërobe denitrificatie is relatief duidelijk, maar tot nu toe zijn er geen praktische technische toepassingen waargenomen en verwant experimenteel onderzoek ontbreekt. Als u relevante producten tegenkomt, kunt u deze uitproberen, maar betaalt u alleen als ze effectief zijn. Laat u niet misleiden door sommige milieubedrijven.

Als aerobe denitrificatietechnologie met succes kan worden geïmplementeerd in waterzuiveringsprojecten, zal dit een enorme impuls betekenen voor de biologische behandelingstechnologie in de milieubeschermingsindustrie, waardoor recirculatie van nitrificatievloeistof overbodig wordt.