Денитрификация и нитрификация кратко

Обновлено: 05.07.2024

С химической точки зрения в процессы биологической очистки сточных вод разделяют 2 фазы – окислительную и восстановительную.

В окислительной фазе происходят процессы окисления углерода и азота. Окисление органического углерода осуществляют гетеротрофные микроорганизмы (преимущественно группы Pseudomonas). Окисление аммонийных соединений азота осуществляют автотрофные микроорганизмы-нитрификаторы. Их содержание в активном иле составляет 10-15%. Поэтому при биологической очистке сточных вод очень важно создать условия для сохранения сообщества нитрифицирующих микроорганизмов и поддержания их активного функционирования.

Восстановительные процессы включают денитрификацию и дефосфатирование. Эти процессы протекают при отсутствии в очищаемой воде растворенного кислорода (т.е. в анаэробных условиях), а также в аноксидных условиях. Дыхание микроорганизмов с использованием химически связанного кислорода характерно для 70-80 % гетеротрофных бактерий активного ила. В условиях, когда в очищаемой воде отсутствуют кислородсодержащие анионы, в т.ч. сульфаты, и бактерии активного ила используют ненасыщенные органические кислоты, происходит интенсивное выделение фосфатов из тела клеток в воду. Эти процессы имеют место на начальной стадии метанового брожения.

Перечисленные выше процессы лежат в основе работы реакторов для нитрификации, денитрификации и дефосфатирования.

Удаление азота

Технология последовательного двухстадийного окисления азота (включает нитрификацию и денитрификацию) обусловлена условиями существования хемоавторофных бактерий-нитрификаторов (Nitrosomonas и Nitrobacter). Нитрификаторы окисляют аммонийных азот до нитритов, а затем – до нитратов. Эти бактерии не терпят присутствия в воде легкоокисляемых органических веществ. На стадии окисления углерода они ингибированы и включаются в активную деятельность только после окисления 60-70% органических загрязнений.

Нитрификация. Хемоавторофные бактерии-нитрификаторы размножаются значительно медленнее, чем преобладающие по численности гетеротрофные микроорганизмы. Вывод из системы избыточного активного ила, содержащего определенное количество бактерий-нитрификаторов, может вызвать обеднение их сообщества. Поэтому возраст активного ила выбирают, исходя из условий сохранения и накопления нитрифицирующих бактерий.

При воздействии на активный ил тяжелых металлов, СПАВ, нефтепродуктов, а также фенолов и аминов скорость роста и функционирования нитрификаторов снижается. Так, при концентрации в сточной воде одного из металлов (хрома, никеля, меди или цинка) выше 1 мг/л скорость нитрификации снижается.

Большое влияние на жизнедеятельность бактерий-нитрификаторов оказывает температура воды. При температуре 5-6 0 С они ингибированы, активность нитрификатиров проявляется при 10-25 0 С.

Длительность нитрификации зависит от концентрации аммонийного азота в очищаемой воде и от требований к очищенной воде. Достижение концентрации аммонийного азота менее 1 мг/л требует значительного увеличения длительности аэрации и снижения нагрузки на ил до 0,07-0,09 кг БПК₅ на кг ила в сутки.

Денитрификация основана на способности микроорганизмов активного ила в анаэробных условиях использовать в качестве источника кислорода нитритный и нитратный кислород. Для восстановления азота необходимо наличие легкоокисляемых органических веществ (например, этанола, низших кислот жирного ряда). В ходе реакций восстановления азота происходит прирост массы активного ила и увеличение количества бикарбонат-аниона НСО . Повышение карбонатной щелочности воды положительно влияет на ход процесса нитрификации, когда в технологической схеме денитрификатор размещен перед нитрификатором.

Денитрификация может осуществляться за счет накопления загрязнений в активном иле, примесей в осветленных или неосветленных сточных водах, органических кислот (в результате кислотного брожения осадка). Скорость денитрификации повышается при наличии данных источников углерода и при увеличении концентрации добавленного субстрата.

В активном иле преобладают бактерии группы Pseudomonas, из общей массы активного ила 70-80% микроорганизмов способны использовать для дыхания кислородсодержащие соединения азота. Постоянное повторение цикла нахождения ила в аноксидных условиях приводит к накоплению и усилению сообщества денитрифицирующих микроорганизмов.

На рост гетеротрофных денитрифицирующих организмов оказывает влияние количество усваиваемых органических веществ и обеспеченность нитратным азотом. Аммонийных азот в городских сточных водах содержится в большом количестве и существенно не воздействует на процесс денитрификации. Ингибирует денитрификацию растворенный кислород, поэтому в зоне денитрификации концентрацию растворенного кислорода необходимо снижать до минимально возможного уровня. Скорость денитрификации зависит также от температуры и карбонатной щелочности воды.

Удаление фосфора

В отличие от азота, который может выводиться из системы в газообразном состоянии при денитрификации, фосфор распределяется между илом и очищенной водой. Биологическое удаление фосфора заключается только в его выводе в составе избыточного активного ила. С увеличением массы избыточного ила возрастает масса удаляемого фосфора, но это входит в противоречие с накоплением в активном иле нитрифицирующих бактерий в результате их вывода вместе с приростом ила. Поэтому для увеличения вывода фосфора необходимо увеличить его содержание в клеточном веществе бактерий активного ила. Если количество фосфора в иле удаться увеличить, то его концентрация в очищенной воде снизится.

Некоторые микроорганизмы природных микробиоценозов способны накапливать фосфор. Избыточное количество фосфора в клетке (т.е. большее, чем его необходимо для размножения бактерий) наблюдается при чередовании аэробных и анаэробных условий при перемещении активного ила по аэротенку.

В аноксидных условиях, когда в иловой смеси нет растворенного и химически связанного кислорода (в форме нитритов и нитратов), микроорганизмы активного ила приспосабливаются к таким условиям и включают в систему дыхания процессы трансформации форфора. Бактерии выводят фосфор в виде ортофосфатов и продуцируют низшие кислоты жирного ряда. Этот процесс характерен для кислого брожения органических загрязнений сточных вод в анаэробных условиях.

В аэробных условиях микроорганизмы активно поглощают и накапливают фосфаты в виде полифосфатов.

Таким образом, чередование анаэробных и аэробных условий вызывает миграцию фосфора из клеток в воду и обратно.

Если выводить активный ил из системы в момент наибольшего поглощения фосфора (в конце аэробной зоны), то можно удалить его из системы, не нарушая баланс прироста и вывода биомассы нитрифицирующих бактерий.

Продолжительность пребывания активного ила в анаэробных условиях колеблется от 0,5 часа до 2-3 часов. Желательно подавать в анаэробную зону активный ил, не содержащий нитриты и нитраты (чтобы предотвратить денитрификацию).

Удаление азота и фосфора взаимосвязаны. Глубокое удаление азота, возможное при снижении нагрузки на активный ил, снижает прирост ила и способствует вытеснению фосфора из клеток. С другой стороны, повышение нагрузки на ил интенсифицирует удаление фосфора.

Поэтому, выбирая режим работы аэротенков, следует определять наиболее приоритетный вид удаляемого загрязнения (азот или фосфор) в очищенной воде с учетом достигаемого уровня очистки.

Схемы очистки сточных вод с нитрификацией и денитрификацией без дефосфатирования

Последовательная углерод-азотная схема очистки – затратная технология, поскольку приходится безвозвратно расходовать кислород на окисление обоих компонентов. Рационально проводить окисление углеродсодержащих примесей в режиме денитрификации, а ранее затраченный кислород нитратов будет использован на окисление органических соединений. Стадия окисления углерода может протекать:

- в режиме денитрификатора в классическом виде (т.е. без наличия кислорода);

- в режиме смешанного типа, когда в жидкости будут присутствовать растворенный кислород в следовых количествах и нитраты. В этом случае аноксидные условия будут создаваться не в объеме воды, а внутри хлопьев активного ила, когда недостаток кислорода заставит клетки бактерий внутри хлопьев использовать хемоавтотрофный механизм дыхания.

Схемы работы аэротенков в таком режиме представлены на рис. 1-3.

В первой схеме (рис. 1) устанавливается аэрация с недостатком кислорода на первых по ходу участках аэротенка. На начальном участке аэрация минимальна (по условиям перемешивания ила). Возврат активного ила, содержащего нитраты, компенсирует недостаток кислорода внутри хлопьев ила. При денитрификации вновь используется часть затраченного кислорода и расходуется энергия на процессы восстановления азота. Рециркуляция возвратного ила должна быть увязана в режимом аэрации. Поэтому в средней части аэротенка при интенсивной аэрации доокисляются органические загрязнения, а на выходе из аэротенка происходит интенсивная нитрификация.

Во второй схеме (рис. 2) аэрация в денитрификаторе отсутствует. Иловая смесь перемешивается мешалками, подача нитратов регулируется при помощи рециркуляции ила. Недостатком схемы является некоторый перерасход энергии за счет циркуляции ила, поскольку напор насосов станции рециркуляции ила достаточно высок.

В третьей схеме (рис. 3) снижение энергозатрат достигается путем установки низконапорного насоса и включения линии рециркуляции нитратосодержащей иловой смеси из конца аэротенка в денитрификатор.

Технология очистки с денитрификацией и дефосфатированием (ДЕНИФО) включает 3 основных элемента в биоблоке:

зону анаэробной обработки смеси ила и сточных вод;
аноксидную зону для денитрификации;
аэробную зону для проведения нитрификации.

Каждая часть блока биологической очистки может состоять из нескольких отсеков с различным оснащением. В силу достаточно жестких требований по содержанию фосфора в очищенной воде приоритетным становится удаление фосфора.

Опасности нашей повседневной жизни: Опасность — возможность возникновения обстоятельств, при которых.

Нитрификация — процесс окисления кислородом воздуха аммонийного азота до нитритов и нитратов, осуществляемый нитрифицирующими микроорганизмами. На первой стадии процесса нитрификации аммоний окисляется до нитритов, на второй стадии нитриты окисляются до нитратов.

Для процесса нитрификации оптимальная величина рН составляет 7—9; возможна нитрификация и при рН —6—7.

Денитрификация — процесс восстановления нитритов и нитратов до свободного азота, который выделяется в атмосферу. Процесс может быть реализован при наличии в воде определенного количества органического субстрата, окисляемого сапрофитными микроорганизмами до С02 и Н20 за счет кислорода азотсодержащих соединений. При денитрификации обеспечивается очистка сточных вод одновременно от биологически окисляемых органических соединений и от соединений азота (NO2- и NO3-). Наиболее эффективно процесс денитрификации протекает при рН=7—7, 5; при рН ниже 6 или выше 9 процесс затормаживается.

Рис. 32. 1. Трехстадийная I, II, III система очистки воды
1 — подача исходной воды; 2 — отстойники; 3 — отвод очищенной воды; 4 — возвратный ил; 5 — подача органического субстрата; 6 — подача воздуха; 7 — аэротенк биологической очистки; 8 — нитрификатор; 9 — денитрификатор

Рис. 32. 2. Одностадийная система очистки воды
1 — подача исходной воды; 2 — отстойник; 3 — отвод очищенной воды; 4 — возвратный ил; 5 — аэротенк продленной аэрации; 6 — зона денитрификации; 7 — подача органического субстрата; 8 — подача воздуха

Рис. 32. 3. Двухстадийная система очистки воды
1 — подача исходной воды; 2 — отстойники; 3 — отвод очищенной воды; 4 — возвратный ил; 5 — аэротенк-нитрификатор; 6 — денитрификатор; 7 — подача воздуха; 8 — подача органического субстрата

В качестве органического субстрата в процессе денитрификации могут быть использованы любые биологически окисляемые органические соединения (углеводы, спирты, органические кислоты, продукты распада белков и т. д.). Источником углеродного питания при очистке сточных вод методом денитрификации могут быть сточные воды, прошедшие очистку в первичных отстойниках, а также органические производственные стоки, предпочтительно не содержащие азота.

Необходимое соотношение величины БПК в сточных водах к нитратному азоту примерно равно 4:1. Для процессов нитрификации и денитрификации могут быть использованы традиционные сооружения биологической очистки: аэротенки и биофильтры.

Применяют трехстадийную обработку сточных вод, или так называемую систему трех иловых культур. Для каждой стадии процесса — аэрации, нитрификации и денитрификации имеются свой аэротенк, отстойник и система возврата активного ила (рис. 32. 1). При использовании аэротенков с про¬дленной аэрацией обработка сточных вод одностадийная; она проводится до полной нитрификации в одном сооружении. В этом случае выделяется секция денитрификации, в которую подается органический субстрат; перемешивание в ней осуществляется меха¬ническими мешалками без подачи воздуха (рис. 32. 2).

Рис. 32. 4. Схема очистки производственных сточных вод от азота
1 — подача усредненных азотсодержащих сточных вод; 2 — подача реагентов (известкового молока и суперфосфата); 3 — камера смешения; 4 — подача воздуха; 5 — аэротенк с зонами нитрификации (H), денитрификации (Д) и аэрации (А); 6 — подача органосодержащих сточных вод; 7 — усреднитель; 8 — первичные отстойник органосодержащих вод; 9 — рециркуляция с помощью эрлифта (3) очищенной от азота жидкости в зону нитрификации для разбавления; 10 — аэротенки бытовой канализации; 11 — иловая камера; 12 — возвратный ил; 13 — отвод смеси очищенных от азотсточных вод с активным илом; 14 — подача ила из вторичных отстойников бытовой канализаций; 15 — иловая насосная станция; 16 — отвод очищенной воды

При двухстадийной обработке сточных вод устраивают аэротенк продленной аэрации и отдельно расположенный денитрификатор (рис. 32. 3). Возможны отклонения от этой последовательности обработки воды. Так, при содержании в сточной воде преимущественно нитратов целесообразно вначале предусмотреть зону денитрификации, в которой органический субстрат будет окисляться за счет нитратов с выделением свободного азота, и зону аэрации для окончательного окисления органических веществ. Если в сточной воде содержатся нитратный и аммонийный азот при незначительном количестве органических веществ, вначале предусматривают зону нитрификации, затем зоны денитрификации и аэрации (рис. 32. 4).

Для очистки сточных вод от соединений азота можно применять биологические пруды. Наиболее эффективно биологические пруды используются в южных районах, так как концентрация азота снижается в них в результате нитрификации и денитрификации в основном в летнее время. При исходной концентрации аммонийного азота 15— 20 мг/л р биологических прудах и летнее время его можно снизить на 40—60%, а в мелководных прудах с высшей водной растительностью — 70—90%.

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.

Для удаления применяются соответствующие физико-химические способы очистки сточных вод, а именно нитрификация и денитрификация сточных вод. По сути, процессы эти - окисление аммиака до азотной кислоты, при котором осуществляется ассимиляция углекислоты нитрита до газообразного азота.

Нитрификация ― это процесс, при котором аммонийный азот окисляется при помощи кислорода до состояния нитритов и нитратов. У процесса нитрификации имеются две стадии. На первой стадии происходит окисление аммония до нитритов, а на второй ― окисление нитритов до нитратов.

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).

Три стадии процесса ― это аэрация, нитрификация и денитрификация, то есть основные физико-химические методы очистки сточных вод. Для каждого из процессов применяется собственный аротенк, отстойник и система возврата активного ила.

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.

Удаление из сточных вод аммонийного азота происходит в результате процесса нитрификации, которая осуществляется автотрофными бактериями, использующими для питания неорганический углерод (углекислоту, карбонаты, бикарбонаты). Присутствие в воде органических веществ может тормозить развитие нитрифицирующих бактерий. Это связано с тем, что нитрифицирующие бактерии способны потреблять только тот азот, который не использован гетеротрофными микроорганизмами, развивающимися при наличии органических веществ и потребляющими азот в процессе конструктивного обмена. Кроме того, гетеротрофные бактерии усиленно поглощают кислород, необходимый нитрификаторам.

На первой стадии процесса бактерии рода Nitrosomonas окисляют азот аммонийный до нитритов. В качестве субстрата Nitrosomonas может использовать аммонийный азот, мочевину, мочевую кислоту, гуанин, но органическая часть молекулы не потребляется. На второй стадии бактерии рода Nitrobacter окисляют нитриты до нитратов.

Реакции окисления азота аммонийного:

1) NH4+ + 3O2 → 2 NO2- + 2H2O + 4H+

2) 2 NO2- + О2 → 2 N03-

При нитрификации в качестве источника кислорода бактериями используются также гидрокарбонаты - НСОз-, при этом увеличивается концентрация угольной кислоты - Н2СО3 и следовательно, снижается рН среды. Степень снижения рН зависит от величины щелочности воды: на 1 мг окисленного азота используется 8,7 мг щелочности. При условии осуществления нитрификации в аэротенке необходимо учитывать дополнительный расход кислорода из расчета 4,6 мг О2 на 1 мг окисленного азота.

Прирост органического вещества бактерий при нитрификации составляет примерно 0,16 мг на 1 мг окисленного азота, причем основная часть приходится на Nitrosomonas. Около 98% азота окисляется при этом до нитратов, остальное количество входит в состав клеточной биомассы. Доля нитрифицирующих бактерий в общей биомассе активного ила может составлять от 0,5 до 2,5%, по абсолютной величине - от 17

до 55 мг/л. Основным требованием к процессу нитрификации при осуществлении его в аэротенках является наличие достаточной биомассы бактерий-нитрификаторов. Поскольку скорость роста автотрофов значительно ниже чем, гетеротрофов, ведущих процесс разложения органических загрязнений, при осуществлении процесса нитрификации в одном сооружении с окислением органических загрязнений требуется увеличение продолжительности очистки или снижение органической нагрузки. Скорость прироста бактерий-нитрификаторов определяет минимальный возраст активного ила в аэротенке, ниже которого эти бактерии будут просто изыматься из аэротенка с избыточным активным илом.

Содержание различных форм азота в очищенной воде зависит от технологических параметров работы очистных сооружений. При традиционных режимах, обеспечивающих полную биологическую очистку и частичную нитрификацию, т.е. при нагрузках 400-500 мг БПК на 1 г беззольного вещества ила в сутки концентрация аммонийного азота снижается не более, чем на 40%. Очищенные сточные воды содержат не менее 10-15 мг/л аммонийного азота и не более 3-4 мг/л нитратов. В этом режиме в настоящее время работает большинство очистных сооружений.

Достоинством аэротенков полного окисления, особенно при использовании затопленной загрузки, является также то, что в них одновременно протекает процесс денитрификации, эффективность которой может достигать 60-80%.

Скорость процесса нитрификации зависит от рН среды и температуры. Так при рН менее 6 и температуре менее 10° С интенсивность нитрификации значительно снижается, присутствие свободного аммиака и солей тяжелых металлов ингибируют процесс . Оптимальными являются температура 20-25°С и рН более 8,4. Для удаления из воды окисленных форм азота - нитритов и нитратов, образующихся в результате нитрификации, осуществляется процесс денитрификации, сущность которого заключается в том, что гетеротрофные бактерии - денитрификаторы (Tluoresccus, Denitrificans, Pyacvaneum) в процессе своей жизнедеятельности для окисления органического вещества используют связанный кислород нитратов и нитритов, восстанавливая их до молекулярного азота.

Процесс биологической денитрификации проводится в анаэробных условиях в присутствии органических веществ, необходимых для жизнедеятельности бактерий. Органические вещества окисляются кислородом, который был извлечен из нитритов и нитратов. Окисляются в основном легкоокисляемые вещества: углеводы, органические кислоты, спирты. Денитрифицирующие бактерии не могут использовать высокомолекулярные полимерные соединения. Максимальная интенсивность процесса достигается при рН 7.0 - 8.2. При значениях рН ниже 6,1 и выше 9,6 процесс полностью затормаживается. Повышение температуры интенсифицирует процесс.

Денитрификация происходит согласно такой схеме:

Следует отметить, что аммиака и оксидов азота в процессе образуется немного. Удельная скорость восстановления нитратов колеблется от 5 до 10 мг/(г.ч).

Для эффективной денитрификации необходимо присутствие легкоокисляемых органических веществ (спиртов, низкомолекулярных органических кислот) в качестве источника углеродного питания. Для этой цели может быть использована неочищенная сточная вода, количество которой определяется из необходимого соотношения содержания органического вещества по БПК и нитратного азота, равного (3-6):1, сброженный осадок (отстой из метантенков фазы кислого брожения) или избыточный активный ил. Процессы нитрификации и денитрификации проходят в аэротенке одновременно, так как в активном иле всегда есть аэрируемые зоны и зоны с дефицитом кислорода, где образовавшиеся в процессе нитрификации нитриты и нитраты восстанавливаются.Разделение процессов нитрификации и денитрификации позволяет улучшить условия проведения каждого из них и, соответственно, обеспечить глубокое удаление азота.

Разница между нитрификацией и денитрификацией - Разница Между

Содержание:

Основное отличие - нитрификация против денитрификации

Азот является важным элементом жизни на Земле. Он действует как компонент белка, нуклеиновых кислот и многих других важных соединений. Азот циркулирует по окружающей среде через азотный цикл. Основные этапы азотного цикла включают фиксацию азота, ассимиляцию азота, аммонификацию, нитрификацию и денитрификацию. Следовательно, нитрификация и денитрификация являются двумя важными стадиями азотного цикла. Нитрификация - это биологическое превращение аммония в нитрат. Денитрификация - это биологическое превращение нитрата в газообразный азот. В этом главное отличие нитрификации от денитрификации. Оба эти преобразования являются биологическими, поскольку эти преобразования осуществляются микробами.

Ключевые области покрыты

1. Что такое нитрификация
- Определение, Процесс
2. Что такое денитрификация
- определение, процесс, применение
3. В чем разница между нитрификацией и денитрификацией
- Сравнение основных различий

Ключевые слова: аммоний, окисляющие микроорганизмы аммиак, денитрификация, нитрат, нитрификация, нитрифицирующие бактерии, азот, азотный цикл, Нитрит окисляющий микроорганизм

Что такое нитрификация

Нитрификация - это стадия азотного цикла, в которой аммоний превращается в нитрат биологическим или химическим способом. Нитрификация - это процесс окисления. Здесь восстановленные формы неорганического и органического азота, в основном аммония, превращаются в нитрат, который является окисленной формой азота.

Нитрификация - это биологический процесс, опосредованный микроорганизмами. Эта стадия азотного цикла включает две химические реакции. На первом этапе аммоний превращается в нитрит с последующим окислением нитрита в нитрат. Этот процесс полезен для микроорганизмов, поскольку они могут получать энергию, необходимую для их роста посредством этих химических реакций. Эти микроорганизмы известны как нитрифицирующие микроорганизмы.

Поскольку процесс нитрификации включает две химические реакции, в нитрификации участвуют две группы нитрифицирующих микроорганизмов. Одна группа - окислители аммиака, а другая группа - микроорганизмы, окисляющие нитрит.

Рисунок 1: Азотный цикл

Аммиак окисляющие микроорганизмы

К этой группе микроорганизмов относятся облигатные автотрофы и аммиакокисляющие археи. Наиболее распространенные и известные бактерии в этом процессе Nitrosomonas, Они могут опосредовать превращение аммиака или аммония в нитрит следующим образом.

Нитрит окисляющий микроорганизм

В эту группу входят бактерии, которые могут превращать нитрит в нитрат. Наиболее распространенные и известные бактерии в этом процессе Nitrobactor, Реакция следующая.

Что такое денитрификация

Денитрификация - это стадия азотного цикла, в которой окисленные формы азота превращаются в газообразный азот биологическим или химическим способом. Это реакция сокращения. Нитрат - это окисленная форма азота, а денитрификация превращает эту окисленную форму в восстановленную форму: газообразный азот. Здесь степень окисления азота изменяется от +5 до 0.

Как и нитрификация, денитрификация - это биологический процесс. Это потому, что это превращение нитрата опосредовано микроорганизмами. Основным классом бактерий, которые участвуют в денитрификации, являются факультативные анаэробы. Окисленные формы азота, которые подвергаются денитрификации, представляют собой нитраты и нитриты.

Рисунок 2: Денитрификация биологическими средствами

Реакция денитрификации

Один майор применение денитрификации находится в очистке воды. Денитрификация может удалить азот из воды в форме газообразного азота. Денитрификацию можно проводить тремя способами очистки воды: ионный обмен, химическое восстановление и биологическая денитрификация. В процессе ионного обмена нежелательные ионы, такие как нитраты, обмениваются с другими ионами с последующим удалением нитрат-ионов. В химическом восстановлении восстанавливающие агенты используются для восстановления нитрата в газообразный азот. В биологической денитрификации используются денитрифицирующие микроорганизмы, такие как ТЫоЬасШиз а также Pseudomonas.

Разница между нитрификацией и денитрификацией

Определение

нитрификации: Нитрификация - это стадия азотного цикла, где аммоний превращается в нитрат биологическим или химическим способом.

денитрификации: Денитрификация - это стадия азотного цикла, где окисленные формы азота превращаются в газообразный азот биологическим или химическим способом.

Процесс

нитрификации: Нитрификация включает превращение видов восстановленного азота в виды окисленного азота.

денитрификации: Денитрификация включает превращение окисленных азотных соединений в восстановленные азотные.

Конечный продукт

нитрификации: Конечным продуктом нитрификации является нитрат.

денитрификации: Конечным продуктом денитрификации является газообразный азот.

Исходные виды

нитрификации: Нитрификация начинается с аммиака или ионов аммония.

денитрификации: Денитрификация начинается с нитрата.

Микроорганизмы

нитрификации: Нитрификация осуществляется нитрифицирующими микроорганизмами, такими как Nitrosomonas, Nitrobacter.

денитрификации: Денитрификация опосредуется денитрифицирующими микроорганизмами, такими как ТЫоЬасШиз а также Pseudomonas.

Заключение

Нитрификация и денитрификация являются двумя основными этапами азотного цикла. Азотный цикл - это циркуляция азота в окружающей среде. Основное различие между нитрификацией и денитрификацией состоит в том, что нитрификация представляет собой превращение аммония в нитрат, тогда как денитрификация представляет собой превращение нитрата в азот.