反硝化简介

“反硝化”一词最早于1886年在法国被用来描述对硝酸根离子被一些细菌降解底物。细菌使用硝酸盐离子(和亚硝酸盐离子)来降解底物，实际上是在使用自由分子氧之前进化出来的。

废水脱氮介绍了亚硝酸盐离子或硝酸盐离子的使用方法兼性厌氧菌（反硝化细菌)来降解cBOD。虽然反硝化常与好氧硝化相结合，以去除各种形式的含氮化合物从废水中，只要存在缺氧条件，就会发生反硝化。因此，反硝化可以促进良好的操作条件，也可以导致操作问题。

兼性厌氧菌约占活性污泥工艺中细菌的80%。这些生物具有利用游离分子氧、亚硝酸盐离子或硝酸盐离子来降解cBOD的酶促能力。兼性厌氧菌更喜欢和利用自由分子氧，当它是可用的。使用游离分子氧为细菌的细胞活动、生长和繁殖提供了比使用亚硝酸盐离子或硝酸盐离子更多的能量。

细菌降解cBOD的关键是“呼吸”。呼吸可以是好氧的，也可以是无氧的。有氧呼吸发生在有游离分子氧可用时，用于降解cBOD，如葡萄糖(C6H12O6)(式22.1)。

无氧呼吸发生时，自由分子氧是不可用的，另一个分子用来降解cBOD。除游离分子氧外，可用于降解cBOD的分子包括亚硝酸盐离子和硝酸盐离子。用于降解cBOD的分子取决于它的可用性、其他分子的存在以及细菌种群的酶促能力。如果亚硝酸盐离子或硝酸盐离子被用来降解cBOD，如五碳糖，这种呼吸形式被称为“缺氧”(式22.2)。

C5h10o5 + 4no ^ + 4h + !5co2 + 7h2o + 2n2 (22.2)

在缺氧呼吸过程中，亚硝酸盐离子和硝酸盐离子通过几个生化步骤或反应被还原(氧从离子中去除)。生化反应的主要气态最终产物是分子氮。

缺氧呼吸或反硝化作用是称为“异化”亚硝酸盐或硝酸盐还原，因为亚硝酸盐离子和硝酸盐离子，分别被还原到分子氮。亚硝酸盐离子或硝酸盐离子中的氮没有被吸收到细胞物质中，离子中的氮以气体的形式流失到大气中。

硝化并不从废水中去除氮，它只是将其转化铵离子变成硝酸盐离子。反硝化通过将废水中的氮转化为不溶性气体逃逸到大气中来去除氮。除分子氮外，亚硝酸盐离子和硝酸盐离子在反硝化过程中还产生一氧化二氮(N2O)。这种含氮气体不溶于废水，逸出到大气中。

当亚硝酸盐离子和硝酸盐离子在细菌细胞内被还原为铵离子时，铵离子中的氮被并入细胞物质中。这种氮的还原被称为“同化”亚硝酸盐或硝酸盐还原。

同化亚硝酸盐还原和同化硝酸盐还原不能去除废水中的氮。

虽然有几组生物具有反硝化能力，包括真菌和原生动物Loxodes，但大多数反硝化生物由兼性厌氧细菌。反硝化细菌有好几个名字，包括反硝化菌，异养菌和有机营养菌．

反硝化细菌利用亚硝酸盐离子和硝酸盐离子在没有游离分子氧的情况下降解cBOD。细菌降解cBOD以获得细胞活动所需的能量和细胞合成(生长和繁殖)所需的碳。

相对较多的兼性厌氧菌属具有反硝化能力(表23.1)。大多数反硝化剂通过亚硝酸盐离子将硝酸盐离子还原为分子氮，而没有中间产物的积累。然而，一些反硝化菌缺乏完全反硝化的关键酶系统，而缺乏这些酶系统确实允许中间体的产生和积累。

虽然反硝化菌属众多，但并非所有的反硝化菌属都含有大量的物种，而且所有的反硝化菌都不具有相似的呼吸方式。碱性菌属、芽孢杆菌属和假单胞菌属含有最多数量的反硝化细菌。

许多属的反硝化细菌可以利用亚硝酸盐离子或硝酸盐离子来降解cBOD，一些属如肠杆菌和Es-cherichia可以只利用硝酸盐离子。其他属如Alcaligenes只能使用亚硝酸盐离子。以这种方式使用硝酸盐离子被称为硝酸盐呼吸，而使用亚硝酸盐离子被称为

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