脫氮作用機理

脫氮有機體的本性，是一種在產(chǎn)能的電子傳遞中能較氧更自由地利用亞硝酸或硝酸作為末端受氫體的細(xì)菌，在無氧條件下，脫氮作用發(fā)生得最迅速,這個過程被氧所抑制，因為這個氣體作為末端電子受體有效地與亞硝酸或硝酸競爭。

脫氮作用的第一步包含硝酸到亞硝酸的還原，這個反應(yīng)涉及的酶叫作呼吸的硝酸還原酶，與同化的硝酸還原酶對比一個分子狀的酶，分子狀的呼吸的或異化的硝酸還原酶曾從各種有機體中制備，而且可以證明硝酸轉(zhuǎn)變?yōu)閬喯跛崾桥c發(fā)生ATP偶聯(lián)的，在這些硝酸還原酶中還原劑的傳遞，似乎介于細(xì)胞色素和鉬之間。

反硝化作用使硝酸鹽還原成氮氣，從而降低了土壤中氮素營養(yǎng)的含量，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不利。農(nóng)業(yè)上常進(jìn)行中耕松土，以防止反硝化作用。反硝化作用是氮素循環(huán)中不可缺少的環(huán)節(jié)，可使土壤中因淋溶而流入河流、海洋中的NO3-減少，消除因硝酸積累對生物的毒害作用。2100433B

反硝化細(xì)菌在缺氧條件下，還原硝酸鹽，釋放出分子態(tài)氮（N2）或一氧化二氮（N2O）的過程。微生物和植物吸收利用硝酸鹽有兩種完全不同的用途，一是利用其中的氮作為氮源，稱為同化性硝酸還原作用：NO3-→NH4 →有機態(tài)氮。許多細(xì)菌、放線菌和霉菌能利用硝酸鹽做為氮素營養(yǎng)。另一用途是利用NO2-和NO3-為呼吸作用的最終電子受體，把硝酸還原成氮（N2），稱為反硝化作用或脫氮作用：NO3-→NO2-→N2↑。能進(jìn)行反硝化作用的只有少數(shù)細(xì)菌，這個生理群稱為反硝化菌。大部分反硝化細(xì)菌是異養(yǎng)菌，例如脫氮小球菌、反硝化假單胞菌等，它們以有機物為氮源和能源，進(jìn)行無氧呼吸。

其生化過程可用下式表示：

C6H12O6 12NO3-→6H2O 6CO2 12NO2- 能量

CH3COOH 8NO3-→6H2O 10CO2 4N2 8OH- 能量

少數(shù)反硝化細(xì)菌為自養(yǎng)菌，如脫氮硫桿菌，它們氧化硫或硝酸鹽獲得能量，同化二氧化碳，以硝酸鹽為呼吸作用的最終電子受體。

可進(jìn)行以下反應(yīng)：

5S 6KNO3 2H2O→3N2 K2SO4 4KHSO4

反硝化作用使硝酸鹽還原成氮氣，從而降低了土壤中氮素營養(yǎng)的含量，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不利。農(nóng)業(yè)上常進(jìn)行中耕松土，以防止反硝化作用。反硝化作用是氮素循環(huán)中不可缺少的環(huán)節(jié)，可使土壤中因淋溶而流入河流、海洋中的NO3-減少，消除因硝酸積累對生物的毒害作用。2100433B

實踐中多采用硝化-反硝化作用的生物脫氮法對廢水進(jìn)行處理。已對活性污泥法、生物膜法處理過程中的嫌氣反應(yīng)與好氣反應(yīng)經(jīng)過各種形式組合設(shè)計出多種處理程序。

脫氮法是為防止水體富營養(yǎng)化而對廢水進(jìn)行除氮的過程。一般分為物理化學(xué)法和生物法脫氮兩種。