反硝化作用

氮化物配方

硝酸离子NO3

亚硝酸盐离子3号

一氧化氮NO

一氧化二氮

分子氮N2

氧化物。一些反硝化细菌在反硝化过程中释放所有三种中间产物，而其他细菌释放两种、一种或一种中间产物都不释放。

在存在足够的有机碳或cBOD而缺乏自由分子氧的情况下，生物脱氮可能发生的。充足的有机碳被认为是一种可溶性cBOD以亚硝酸盐离子和硝酸盐离子的比例约为3:1。

在反硝化过程中，有两个产生能量的细菌步骤或反应，不仅为细菌提供能量，而且还向大气中释放分子氮。这两个产能反应和整个产能反应分别列于式(24.3)、式(24.4)、式(24.5)中。这些方程使用甲醇作为cBOD源。

6no3 + 2ch3oh !6no33 + 2co2 + 4h2o (24.3)

6no33 + 3ch3oh !3n2 + 3co2 + 3h2o + 6oh”(24.4)

6no3 + 5ch3oh !3N2 + 5CO2 + 7H2O + 6OH”(24.5)(总产能反应)

由于cBOD的好氧呼吸所获得的能量大于cBOD的缺氧呼吸所获得的能量，反硝化细菌更倾向于好氧呼吸或利用游离分子氧来降解cBOD。因此，在高溶解氧浓度(> 1.0 mg/l)的存在下，反硝化细菌激活其使用自由分子氧的酶机制，并使其使用亚硝酸盐离子的酶机制失效硝酸根离子．然而，缺氧呼吸所获得的能量与好氧呼吸相比要好(公式24.6和24.7)。

葡萄糖+ 6O2 !6CO2 + 6H2O + 686千卡(24.6)(有氧呼吸)

葡萄糖+ 4.8NO”+ 4.8 8h + !6CO2 + 2.4N2 + 8.4H2O + 636 kcal(24.7)(缺氧呼吸)

像有氧呼吸一样，反硝化允许有机底物(cBOD)完全氧化为二氧化碳。在有氧呼吸中，自由分子氧充当最后的电子载体分子。在缺氧呼吸中，亚硝酸盐离子或硝酸盐离子作为最后的电子载体分子。

在缺氧呼吸下降解的cBOD中约25%用于细胞合成或污泥生产(方程24.8)。在好氧呼吸下产生的细胞或污泥的数量更多，这是因为好氧呼吸比缺氧呼吸能获得大量的能量。

没有“+ 1.8ch3oh + h + !”0.065C5H7O2N* + 0.47N2 + 0.76CO2 + 2.44H2O(24.8)(*新细胞或污泥)

在反硝化过程中产生的羟基离子(OH”)和部分二氧化碳以碱性的形式返回活性污泥工艺。这种回报很重要，因为很多碱度是失去了在活性污泥工艺中在硝化作用。在硝化过程中损失的碱度大约有50%在反硝化过程中恢复。

由生化反应产生的化合物称为产物(式25.1)。当反硝化发生时，反硝化细菌形成几种气态产物。在反硝化过程中形成的这些产物包括分子氮、二氧化碳、一氧化二氮、氨和一氧化氮。

反硝化细菌形成和释放的气体主要由分子氮和二氧化碳组成。分子氮不溶于废水，在处理过程中形成逸出的气泡。

虽然二氧化碳可溶于废水，但反硝化细菌释放的一些二氧化碳会以逃逸气泡的形式离开处理过程反硝化作用是严重时，二氧化碳迅速产生。当二氧化碳在废水中溶解时形成碳酸氢盐碱性。

在强烈和突然的反硝化过程中，可以观察到两种大小的气泡逃离处理过程。这些气泡是氮气分子和二氧化碳分子。分子氮是较小的气泡。

一氧化二氮，或笑气，也由反硝化细菌产生和释放。氧化亚氮的产生和释放通常发生在剧烈波动的条件下或当脱硝时

反应物的产品

酸化细菌受到不利影响。一氧化二氮的释放量相对较小。氧化亚氮不溶于废水，在处理过程中会产生气泡。

如果有的话，也会产生少量的氨和一氧化氮。这两种最终产物对反硝化细菌都有剧毒。氨释放到废水中溶解形成铵离子．一氧化氮通常不会从细菌细胞中释放出来，也不会在废水中积聚。反硝化细菌如何应对一氧化氮的存在尚不清楚。

继续阅读:亚硝酸盐离子和硝酸盐离子的来源

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