טכנולוגיית דניטריפיקציה אירובית

מנגנון הדניטריפיקציה הוא כדלקמן: התיאוריה הראשונית טוענת שהיכולת הקולטת-אלקטרון של חמצן מומס מונעת העברת אלקטרונים לניטראט או לניטריט, ובכך מעכבת דניטריפיקציה. עם זאת, מחקרים עדכניים הראו שמערכות אנזימים דניטריות חיידקיות ומערכות נשימה אירובית מתקיימות במקביל. בעוד חנקן חנקתי מופחת, חמצן מומס מופחת גם; חמצן אינו גורם ישיר המעכב את פעילות או ייצור האנזים המדניטריפי. מחסור בחנקן חנקתי או בחמצן מומס מפחית את קצב צמיחת החיידקים ואת שיעורי הדניטריפיקציה.

בשנות ה-80, Robertson et al. דיווח על קיומם של חיידקים אירוביים דניטריפיי ומערכות אנזימים דניטריפי אירובי, ואישר את קיומו של *Thiosphaera pantotropha* (שנקרא כעת *Paracoccus denitrifications*). במהלך הצמיחה, קצב הגדילה גבוה יותר כאשר O2 ו-NO3 מתקיימים במקביל מאשר כאשר אחד מהם נמצא לבד. גוף מחקר הולך וגדל הוכיח את קיומו של דניטריפיקציה אירובית בחיידקים וזיהה כמה חיידקים המפגינים שיעורי דניטריפיקציה גבוהים בתנאים אירוביים.

① נתיב הנשימה של חיידקים אירוביים המדגישים חיידקים

במסלול הנשימה ההיפותטי של חיידקים אירוביים, חנקן חנקן וחמצן יכולים לפעול כמקבלי אלקטרונים סופיים. ניתן להעביר אלקטרונים ממצע החומר האורגני המופחת לחמצן, וגם לחנקן חנקתי, חנקן ניטריט ותחמוצת חנקן, ולהפחית אותם בהתאם.

② תהליך דניטריפיקציה ואנזימים קטליטיים

תהליך הדניטריפיקציה של חיידקים אירוביים דניטריפיה כרוך בארבעה שלבי הפחתה: מזרז על ידי ניטראט רדוקטאז, ניטריט רדוקטאז, רדוקטאז תחמוצת החנקן ורדוקטאז תחמוצת החנקן, בהתאמה.

ניטראט רדוקטאז: מפחית חנקה לניטריט;

ניטריט רדוקטאז: לחיידקים אירוביים דניטריפיונים יש בעיקר שני סוגים של ניטריט רדוקטאז: האחד הוא ציטוכרום (Cd), והשני הוא אנזים המכיל נחושת-. זה מפחית ניטריט לחנקן תחמוצת (NO);

תחמוצת החנקן רדוקטאז: מפחית תחמוצת החנקן לתחמוצת החנקן;

רדוקטאז תחמוצת החנקן: רדוקטאז תחמוצת החנקן של חיידקים אירוביים דניטריפיונים הוא חלבון המכיל נחושת- הממוקם בפריפלזמה. בתנאים המכילים חמצן-, רדוקטאז תחמוצת החנקן בתאים מדניטריפיית Paracoccus הוא פעיל, ומסוגל להפחית בו-זמנית את גזי NO ו-NO2 ל-N2.

③ סוגים ומקורות של חיידקים אירוביים מגניבים

חיידקים אירוביים דניטריפייתיים נמצאים בעיקר בסוגים כמו *פסאודומונס*, *אלקליגנס*, *פארקוקוס* ו*בצילוס*. הם סוג של חיידקים הטרוטרופיים הדניטריפיים שהם אירוביים או אירוביים פקולטטיביים ומשתמשים בפחמן אורגני כמקור אנרגיה.

① עקרונות המשקפים הבדלים במוצר

בדרך כלל, התוצר העיקרי של דניטריפיקציה אירובית הוא N₂O, בעוד דניטריפיקציה אנאירובית מייצרת בעיקר N₂ וכמויות קטנות של N₂O ו-NO. זה משקף את ההבדלים הפוטנציאליים בפעילות של מערכות אנזימים דניטריות ומסלולי הובלה של אלקטרונים בתנאים אירוביים ואנאירוביים, המובילים לתוצרים סופיים שונים.

② עקרונות של ניטריפיקציה ודניטריפיקציה סימולטנית

חיידקים אירוביים דניטריפיקציה יכולים לבצע דניטריפיקציה בתנאים אירוביים, מה שמאפשר לה להתרחש בו זמנית עם ניטריפיקציה. זה פורץ דרך התפיסה המסורתית לפיה ניטריפיקציה דורשת תהליכים אירוביים ודניטריפיקציה דורשת תהליכים אנאירוביים. סביר להניח שהסיבה לכך היא שלחיידקים אירוביים דניטריפיקציה יש מערכות אנזימים ייחודיות ומסלולים מטבוליים, המאפשרים להם לבצע ביעילות תגובות דניטריפיקציה בסביבות אירוביות.

③ עיקרון המרה ישירה של חנקן אמוניום

חיידקים אירוביים דניטריפיים יכולים להמיר ישירות חנקן אמוניום למוצרים גזים בתנאים אירוביים. זה מצביע על כך שיש להם מנגנון מטבולי ייחודי המסוגל להשלים סדרה של המרות של חנקן אמוניום בסביבות אירוביות, הימנעות מהתהליך המורכב של תחילה ביצוע ניטריפיקציה ולאחר מכן דניטריפיקציה.

④ עיקרון קולט אלקטרוני וצריכת חמצן

בתהליך הדניטריפיקציה של חיידקים אירוביים, חנקן חנקתי וחמצן יכולים לפעול כמקבלי אלקטרונים סופיים. בזמן הסרת חנקן חנקתי, נצרך גם חמצן. זה מדגים ששרשרת העברת האלקטרונים הנשימתית שלהם יכולה להעביר אלקטרונים בצורה גמישה למקבלים שונים בהתבסס על נוכחות של חנקן חנקתי וחמצן בסביבה, להשגת סילוק חנקן וצריכת חמצן.

הבסיס התיאורטי של דניטריפיקציה אירובית ברור יחסית, אך עד כה, לא נצפו יישומים הנדסיים מעשיים, ומחקר ניסיוני קשור חסר. אם נתקלתם במוצרים רלוונטיים, תוכלו לנסות אותם, אך לשלם רק אם הם יעילים. אל תלך שולל על ידי כמה חברות סביבתיות.

אם ניתן ליישם בהצלחה טכנולוגיית דניטריפיקציה אירובית בפרויקטים של טיפול במים, זו תהיה דחיפה אדירה לטכנולוגיית הטיפול הביולוגי בתעשיית הגנת הסביבה, מה שהופך את מחזור נוזל הניטריפיקציה למיותר.