В чем заключается процесс денитрификации
Денитрификация
Денитрификация (восстановление нитрата) — сумма микробиологических процессов восстановления нитратов до нитритов и далее до газообразных оксидов и молекулярного азота. В результате их азот возвращается в атмосферу и становится недоступным большинству организмов. Осуществляется только прокариотами (причём как бактериям, так и археями) в анаэробных условиях и связана с получением ими энергии.
Особо выделяют ассимиляционное восстановление нитрата, приводящее к синтезу азотсодержащих клеточных компонентов и свойственную всем растениям, многим грибам и прокариотам, способным расти на средах с нитратами, однако не сопровождающуюся получением энергии этими организмами. Аммонийный и нитратный азот, поглощенный микробными клетками, включается в органические азотсодержащие полимеры клеточных компонентов и временно выводятся из круговорота азота, то есть происходит их иммобилизация.
Содержание
Биохимия процесса
Диссимиляционное восстановление нитрата является процессом анаэробного дыхания, то есть использования нитратов и продуктов их частичного восстановления вместо кислорода для окисления веществ (у разных микроорганизмов как органических, так и минеральных) в ходе метаболизма с выделением энергии. Поэтому денитрификация — процесс анаэробный и подавляется молекулярным кислородом при Eh более +300 мВ. Энергетическая эффективность процесса при восстановлении нитратов до молекулярного азота составляет около 70 % от аэробного дыхания с использованием кислорода.
Процесс протекает постадийно:
Катализируют реакции нитратредуктаза, NO-образующая нитритредуктаза, редуктаза окиси азота и редуктаза закиси (гемиоксида) азота соответственно.
Проводить процесс полностью и получать энергию имеют возможность лишь прокариоты, причем все они факультативные анаэробы, при наличии кислорода переключающиеся на обычное дыхание. Многие денитрификаторы вместе с тем обладают способностью к азотфиксации (например, Azospirillum lipoferum). Часть бактерий имеет лишь часть ферментов и проводит усечённую денитрификацию.
Выделение закиси азота эукариотами
Грибы, в том числе дрожжи, и клетки печени животных способны к выделению N2O, в особенности на средах с нитритами. Этот процесс, однако, не сопряжён с получением энергии и осуществляется для детоксикации организма от нитритов. Диссимиляционная нитритредуктаза эукариот имеет ряд отличий от своего прокариотного аналога: содержит лишь 1 активный центр, не связана с мембраной, не ингибируется ацетиленом. Считается также, что выделение закиси азота актиномицетами не связано с анаэробным дыханием и также является следствием детоксикации, поскольку мицелиальная организация организма несовместима с адаптациями к анаэробным условиям существования.
Хемоденитрификация
В ряде случаев возможно выделение газообразных соединений азота и без участия микроорганизмов:
Хемоденитрификацией объясняется возрастание эмиссии закиси азота из почвы при её нагревании свыше 50 °C (при том, что пик биологической денитрификации приходится на 30-35 °C, к 45 °C приурочен минимум эмиссии закиси азота).
Значение
Денитрификация, протекающая в основном в почве, дает до 70-80 % выбросов N2O (закись азота, парниковый газ) в атмосферу.
См. также
Литература
Полезное
Смотреть что такое «Денитрификация» в других словарях:
ДЕНИТРИФИКАЦИЯ — (от де. и нитрификация), анаэробное дыхание, микробиология, естественный процесс восстановления денитрифицирующими бактериями нитратов и нитритов до аммиака и газообразного азота. Ведет к обеднению почвы соединениями азота, но в то же время… … Экологический словарь
ДЕНИТРИФИКАЦИЯ — ДЕНИТРИФИКАЦИЯ, биологический процесс восстановления азота нитратов (азотнокислых солей) до нитритов (азотисто кислых солей), NH3 или свободного N. В микробиологии под Д. разумеют распад нитратов с выделением свободного N. Очень многие бактерии… … Большая медицинская энциклопедия
ДЕНИТРИФИКАЦИЯ — (от де. и нитрификация) восстановление т. н. денитрифицирующими бактериями почвы и водоемов нитратов и нитритов до молекулярного азота или гемиоксида азота. Протекая в условиях высокой влажности и плохой аэрации в почве, денитрификация снижает… … Большой Энциклопедический словарь
ДЕНИТРИФИКАЦИЯ — (от лат. de приставка, означающая здесь завершение действия, nitr(ogenium) азот и facio делаю), микробиол. процесс восстановления окисленных соединений азота (нитратов, нитритов) до газообразных азотистых продуктов (обычно до N2. иногда закиси… … Биологический энциклопедический словарь
денитрификация — микробиол. процесс восстановления окисленных соединений азота (нитратов, нитритов) до газообразных продуктов (обычно до N2, иногда до N2O, редко до N0). Происходит в результате жизнедеятельности бактерий родов Pseudomonas, Bacillus, Paracoccus и… … Словарь микробиологии
денитрификация — Восстановление нитратов биологическим или химическим путем до молекулярного азота или его окислов. [ГОСТ 20432 83] Тематики удобрения … Справочник технического переводчика
денитрификация — Сокращение содержания нитратов в почвах влажного и холодного климата под действием анаэробных микроорганизмов, ведущий к потере газообразного азота и обеднению почвы соединениями азота … Словарь по географии
ДЕНИТРИФИКАЦИЯ — восстановление нитратов микроорганизмами до газообразного азота. Процессы Д. в почве нежелательны, так как они приводят к обеднению почвы азотом. Плохая аэрация, высокая влажность и щелочная реакция почвы (рН 7,0 8,2) способствуют развитию… … Прудовое рыбоводство
денитрификация — (от де. и нитрификация), восстановление так называемыми денитрифицирующими бактериями почвы и водоёмов нитратов и нитритов до молекул азота или гемиоксида азота. Протекая в условиях высокой влажности и плохой аэрации в почве, денитрификация… … Энциклопедический словарь
денитрификация — (см. де. + nitr(ogenium) азот + facio делаю) биохимический процесс распада азотистых соединений (нитратов) с выделением свободного азота; д. в почве, вызываемая особыми бактериями и приводящая к уменьшению содержания в почве азота (необходимого … Словарь иностранных слов русского языка
Денитрификация
Известно, что избыток азота и фосфора в водоемах приводит к усиленному росту сине-зеленых водорослей, снижению содержания растворенного кислорода в воде, к снижению разнообразия флоры и фауны водоемов и рек. То, что в научной литературе называется эвтрофикация.
В настоящей статье мы хотим поделиться опытом, накопленным нашей компанией в процессе проектирования и последующей эксплуатации очистных сооружений.
Итак, денитрификация.
Известно, что большая часть микроорганизмов активного ила (70-85% гетеротрофных бактерий) используют различные виды дыхания. Другими словами, для осуществления своей жизнедеятельности используется кислород не только в молекулярной форме О2. Ряд микроорганизмов для окисления органики, содержащейся в сточных водах потребляют кислород нитратов и нитритов. Для успешного осуществления процесса денитрификации необходимо соблюдение ряда условий:
Находясь в анаэробных условиях, активный ил для своей жизнедеятельности использует преимущественно кислород нитратов, как наиболее доступный из остальных соединений, содержащих кислород. В общих чертах этот процесс можно выразить следующим схематичным уравнением:
В процессе денитрификации (восстановления азота до молекулярной формы) увеличивается объем биомассы (происходит прирост ила), повышается карбонатная щелочность смеси ила и очищаемой воды. Так как увеличение содержания HCO3- положительно влияет на процесс нитрификации аммонийного азота, денитрификатор в технологической схеме располагают перед нитрификатором.
На практике, оптимальным для процесса денитрификации являются следующие параметры и соотношения:
Потребление БПК5 микроорганизмами денитрификаторами на единицу азота нитратов составляет 14-22 мгБПК5/мг N(NO3 — ).
Время пребывания сточных вод в присутствии нитрифицирующего ила в диапазоне 2-3 ч. При большем значении времени пребывания в денитрификаторе, происходит ингибирование нитрифицирующей микрофлоры, что приводит на следующих ступенях к неудовлетворительным степеням очистки по аммонийному азоту. Нагрузка на ил в нитрификаторе не более 90 мгБПК5 / 1кг ила сут. Напомним, что требования на сброс в рыбохозяйственные водоемы первой категории по концентрации иона аммония NH4 + не более 0,5 мг/л.
Возраст ила в нитрификаторе при этом должен составлять не менее 6-7 сут.
Следует отметить, что повышение возраста ила ведет к вытеснению фосфора из клеток активного ила в очищаемую воду. Удаление азота и фосфора биологическими методами оказываются тесно взаимосвязаны.
При написании статьи использовались следующие материалы:
Статью подготовил технолог компании ООО «Энвайронмент Рус» Долгов Сергей.
Денитрификатор в очистных сооружениях
Сегодня большая часть загрязнения почвы биологическими жидкостями приходится на старые очистные сооружения, которые были построены несколько десятков лет назад. Тогда концентрация соединений азота в стоках была небольшой и не ставились задачи в тщательной очистке выбросов. Сегодня для соблюдения установленных стандартов и сохранения экологии требуется строительство модернизированных станций. На таких объектах проводится денитрификация, которая обеспечивает качественную очистку.
Что такое денитрификация?
Любые современные станции обеспечивают очистку, благодаря которой вода полностью фильтруется от вредных веществ и может сбрасываться в природные водоемы. Для утилизации соединений азота применяется метод биологической денитрификации, при котором весь азот из стоков утилизируют бактерии, разлагая его на безопасные компоненты. Для этого используют аэротенки – специальные резервуары для фильтрации. В них азотсодержащие соединения связываются биологическим способом, а жидкость, проходящая тщательную очистку, сбрасывается в водоемы в чистом виде. Это полностью безопасный и эффективный способ.
Устройство таких очистных сооружений довольно простое:
При правильном обустройстве биологического деинтификатора его не требуется постоянно обслуживать – в процессе работы биомасса в аэротенках постоянно растет, бактерии обеспечивают качественную очистку стоков от азотосодержащих соединений.
Доработки аэротенков
Старые очистные сооружения обеспечивают связывание только трети всех азотсодержащих соединений в стоках и не отвечают требованиям законодательства. Для их модернизации используется денитрификация с переоборудованием аэротенков под современные стандарты.
В таких станциях различают несколько зон для поэтапной очистки воды:
При модернизации оборудования устанавливаются аэротенки, устроенные по данному принципу, они состоят из анаэробной, аноксидной и аэробной зоны. Такие станции обеспечиваются качественную денитрификацию и связывание опасных соединений, содержащихся в стоках. Они отвечают всем требованиям законодательства, устанавливаются на предприятиях или на сельскохозяйственных объектах. Перед их строительством составляется проектная документация под конкретные требования.
Заказать очистные сооружения от производителя
Наша компания предлагает строительство надежных аэротенков для очистки сточных вод – данное оборудование отвечает всем стандартам качества и полностью подходит для профессиональной эксплуатации. Занимаемся доработкой очистных сооружений, согласуем с вами любой проект: просто свяжитесь с нашим менеджером и получите развернутую консультацию.
Закажите денитрификатор для своих очистных сооружений:
Подать заявку можно онлайн или по телефону, выбрав удобный способ на сайте. Наш специалист ответит на все ваши вопросы, сориентирует по срокам и по ценам. Мы занимаемся строительством надежных станций, которые отвечают современным требованиям по биологической денитрификации. Выезжаем на объект, берем в работу самые сложные задачи и успешно справляемся с ними в короткие сроки!
В современном мире угроза экологической обстановке представляет собой крайне актуальный и острый вопрос. Известно, что главный источник загрязнения окружающей среды ― человек. В мире ежегодно повышается численность населения, в результате чего уровень загрязнения окружающей среды доходит до критических отметок. Особую опасность представляет загрязнение подземных и поверхностных водных объектов.
Несмотря на то, что осуществляется контроль со стороны государства за состоянием сточных вод, владельцы объектов, которые подключены к централизованной канализационной сети или не могут быть к ней подключены по тем или иным причинам, далеко не всегда следят за безопасностью стоков. Нитрификация и денитрификация сточных вод с высокой эффективностью решают вопрос безопасности канализационных вод для окружающей среды.
Обеспечить безопасное состояние стоков может любой, кто заботится об окружающей среде и не желает нести ответственность за несоответствие сточных вод на своем участке установленным нормам. Для очистки канализационных жидкостей необходимо установить соответствующее оборудование ― очистные сооружения.
Практически все подобные очистные установки основаны на технологии биологической очистки стоков. Биоочистка – это очистительный процесс с помощью использования микроорганизмов, способных разлагать и окислять органические загрязнения, которые в большом количестве присутствуют в сточных водах.
Как устроена биологическая очистка воды?
Очистка стоков от нитритов преследует главным образом одну важнейшую цель ― устранить большое количество соединений фосфора и азота из стоков. Если эти соединения попадут в почву или в воду, содержащуюся в водоемах, то может возникнуть отравление, в результате чего будет повышен уровень нитратов в плодах растений, которые произрастают на земле.
Помимо этого, будут успешно развиваться токсичные микроорганизмы в водоемах, чего допустить нельзя – именно поэтому соединения азота и фосфора нужно нещадно удалять из сточных вод.
В среде специалистов этой области хорошо знаком термин «нитрит ион в сточных водах». Стоит также добавить, что в процессе нитрификации существует оптимальный уровень кислотности или Ph: он составляет 7-9 Ph.
Теперь разберем, что такое денитрификатор. Сточные воды требуют проведения обоих процессов, нельзя ограничиться лишь нитрификацией или провести лишь денитрификацию. Итак, денитрификация представляет собой процесс, при котором нитриты и нитраты восстанавливаются до состояния свободного азота, выделяемого в атмосферу.
Чтобы провести процесс денитрификации на очистных сооружениях, который был бы доведен до логичного завершения, в воде должно присутствовать некоторое количество органических веществ, окисляющих сапрофитными микроорганизмами до С02 и Н20, что происходит не без помощи кислорода соединений азота.
Иными словами, денитрификация призвана очистить стоки от соединений азота, а также избавить массу канализационных жидкостей от биологических окисляемых соединений органического типа.
Рекомендуемый уровень кислотности в этом процессе ― 7-7,5 Ph. Если уровень кислотности будет ниже или выше рекомендуемого уровня, то процесс будет затормаживаться. Роль органических веществ, при проведении денитрификации могут сыграть практически любые виды биологически окисляемых органических соединений (углеводы, спирты, продукты распада белков и, конечно, органические кислоты).
О сооружениях биологической очистки стоков
Физико-химические процессы очистки сточных вод (нитрификация и денитрификация) предполагают использование определенных сооружений биологической очистки. Традиционные типы сооружений – это аэротенки и биофильтры. Идет в ход особая система обработки канализационных вод, состоящая из трех стадий (ее еще называют системой трех иловых культур).
Если будут использоваться аэротенки с продленной аэрацией, то в обработке стоковых вод будет лишь одна стадия, которая будет проводиться до окончательной нитрификации в одном сооружении.
В данном случае, будет иметь место лишь секция денитрификации, в которую будет подаваться субстрат органического типа, а затем проводиться будет перемешивание с помощью механических мешалок без подачи воздуха. Большое значение имеет в процессах очистки ионный обмен сточных вод.
Если же будет применяться обработка сточных жидкостей из двух стадий, то в этом случае применяться будет аэротенк продленной аэрации и денитрификатор, расположенный отдельно от аэротенка.
Могут присутствовать некоторые отклонения от традиционной последовательности обработки воды, ведь при содержании в сточных водах в большей степени нитратов целесообразно сначала выявить ту зону, в которой будет осуществляться денитрификация и зону аэрации, в которой произойдет окончательное окисление органических веществ.
Если в канализационной жидкости наблюдается содержание нитратного и аммонийного азота при малом количестве органических веществ, то предварительно предусмотрена должна быть зона, в которой будет осуществляться нитрификация, после чего определяются зоны денитрификации и аэрации.
Денитрификация
Денитрификация (диссимиляционная денитирификация) — сумма микробиологических процессов восстановления нитратов до нитритов и далее до газообразных оксидов и молекулярного азота. В результате их азот возвращается в атмосферу и становится недоступным большинству организмов. Осуществляется только прокариотами (причём как бактериям, так и археями) в анаэробных условиях и связана с получением ими энергии.
Особо выделяют ассимиляционную денитрификацию, приводящую к синтезу азотсодержащих клеточных компонентов и свойственную всем растениям, многим грибам и прокариотам, способным расти на средах с нитратами, однако не сопровождающуюся получением энергии этими организмами.
Содержание
Биохимия процесса
Процесс протекает постадийно:
Проводить процесс полностью и получать энергию имеют возможность лишь прокариоты, причем все они факультативные анаэробы, при наличии кислорода переключающиеся на обычное дыхание. Многие денитрификаторы вместе с тем обладают способностью к азотфиксации (например, Azospirillum lipoferum ). Часть бактерий имеет лишь часть ферментов и проводит усечённую денитрификацию.
Выделение закиси азота эукариотами
Хемоденитрификация
В ряде случаев возможно выделение газообразных соединений азота и без участия микроорганизмов:
Хемоденитрификацией объясняется возрастание эмиссии закиси азота из почвы при её нагревании свыше 50°С (при том, что пик биологической денитрификации приходится на 30-35°С, к 45°С приурочен минимум эмиссии закиси азота).