好氧反硝化是好氧反硝化菌利用好氧反硝化酶的作用, 在有氧条件下进行反硝化作用的过程。目前主要包括脱氮副球菌属和假单胞菌属。传统理论认为, 反硝化是一个严格的厌氧过程,所以,好氧反硝化菌的发现为生物脱氮等技术提供了崭新的思路。由于该过程能够实现同一生态位下COD、NH4+、NO3-、NO2-的同步脱除,因此其在水产养殖,废水生物处理及土壤中施肥过程中的氮素循环有巨大的指导意义和应用价值。
近期我们实验室研究发现,在0.25 L/(L.min)曝气速率下,好氧反硝化系统能实现最高87 mg/(L·h)的去除速率(该指标具有国际先进性),这主要适当氧气的存在为反硝化系统构建了好氧反硝化菌和缺氧反硝化菌最佳的生态位,实现了硝态氮的快速去除。
①在水产养殖中,氨氮和亚硝态氮的存在对许多水产动物有一定的毒害作用,因此好氧反硝化菌可以在有氧情况下,将氨氮和亚硝态氮转化为气态氮和有机氮;
案例1:目前已经用于指导渔业养殖水体的净化,获得广东省重大科技专项的支持。
②在废水生物处理过程中,硝化与反硝化在同一反应器中进行,硝化的产物又直接作为反硝化的底物,避免了NO3-、NO2-的积累对硝化反应的抑制,维持了系统pH相对稳定,加速了硝化-反硝化进程,并可大大减少占地面积和建设资金,另外反硝化菌多为兼性菌,其在运行过程中更容易控制;
案例2:该技术已经用水生活小区的污水处理与回用等。
案例3:该技术已经用于不锈钢生产企业,高含硝氮废水的处理。
案例4:该技术已经用垃圾渗滤液的脱氨和有机物处理。
③在土壤的氮素循环中,近些年来报道的好氧反硝化菌的反硝化、异养硝化、厌氧氨氧化和自养硝化菌的反硝化等新型途径使土壤中氮素循环变得更为复杂,强化好氧反硝化菌及其功能的研究对农田施肥有一定的指导意义。