एरोबिक विनाइट्रीकरण प्रौद्योगिकी

विनाइट्रीकरण का तंत्र इस प्रकार है: प्रारंभिक सिद्धांत यह मानता है कि इलेक्ट्रॉन घुली हुई ऑक्सीजन की क्षमता प्राप्त करने से नाइट्रेट या नाइट्राइट में इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण को रोकता है, इस प्रकार विकृतीकरण को रोकता है। हालाँकि, हाल के अध्ययनों से पता चला है कि बैक्टीरियल डिनाइट्रिफाइंग एंजाइम सिस्टम और एरोबिक श्वसन प्रणाली सह-अस्तित्व में हैं। जबकि नाइट्रेट नाइट्रोजन कम हो जाता है, घुली हुई ऑक्सीजन भी कम हो जाती है; ऑक्सीजन डिनाइट्रिफाइंग एंजाइम गतिविधि या उत्पादन को बाधित करने वाला प्रत्यक्ष कारक नहीं है। नाइट्रेट नाइट्रोजन या घुलित ऑक्सीजन की कमी से बैक्टीरिया की वृद्धि और विनाइट्रीकरण दर कम हो जाती है।

1980 के दशक में, रॉबर्टसन एट अल। एरोबिक डिनाइट्रिफाइंग बैक्टीरिया और एरोबिक डिनाइट्रिफाइंग एंजाइम सिस्टम के अस्तित्व की सूचना दी, और *थियोस्फेरा पैंटोट्रोफा* (अब इसका नाम बदलकर *पैराकोकस डिनाइट्रिफिकेशन*) के अस्तित्व की पुष्टि की। विकास के दौरान, जब O2 और NO3 एक साथ मौजूद होते हैं तो विकास दर अधिक होती है, न कि जब दोनों अकेले मौजूद होते हैं। अनुसंधान के एक बढ़ते समूह ने बैक्टीरिया में एरोबिक डिनाइट्रीकरण के अस्तित्व का प्रदर्शन किया है और एरोबिक स्थितियों के तहत उच्च डिनाइट्रीकरण दर प्रदर्शित करने वाले कुछ बैक्टीरिया की पहचान की है।

① एरोबिक डेनिट्रिफाइंग बैक्टीरिया का श्वसन मार्ग

एरोबिक डिनाइट्रिफाइंग बैक्टीरिया के काल्पनिक श्वसन मार्ग में, नाइट्रेट नाइट्रोजन और ऑक्सीजन दोनों अंतिम इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता के रूप में कार्य कर सकते हैं। इलेक्ट्रॉनों को कम कार्बनिक पदार्थ सब्सट्रेट से ऑक्सीजन में स्थानांतरित किया जा सकता है, और नाइट्रेट नाइट्रोजन, नाइट्राइट नाइट्रोजन और नाइट्रस ऑक्साइड में भी, उन्हें तदनुसार कम किया जा सकता है।

② विनाइट्रीकरण प्रक्रिया और उत्प्रेरक एंजाइम

एरोबिक डिनाइट्रिफाइंग बैक्टीरिया की डिनाइट्रीकरण प्रक्रिया में चार कमी चरण शामिल होते हैं: क्रमशः नाइट्रेट रिडक्टेस, नाइट्राइट रिडक्टेस, नाइट्रिक ऑक्साइड रिडक्टेस और नाइट्रस ऑक्साइड रिडक्टेस द्वारा उत्प्रेरित।

नाइट्रेट रिडक्टेस: नाइट्रेट को नाइट्राइट में कम कर देता है;

नाइट्राइट रिडक्टेस: एरोबिक डिनाइट्रिफाइंग बैक्टीरिया में मुख्य रूप से दो प्रकार के नाइट्राइट रिडक्टेस होते हैं: एक साइटोक्रोम (सीडी) होता है, और दूसरा घुलनशील कॉपर युक्त एंजाइम होता है। यह नाइट्राइट को नाइट्रिक ऑक्साइड (NO) में कम कर देता है;

नाइट्रिक ऑक्साइड रिडक्टेस: नाइट्रिक ऑक्साइड को नाइट्रस ऑक्साइड में कम कर देता है;

नाइट्रिक ऑक्साइड रिडक्टेस: एरोबिक डिनाइट्रिफाइंग बैक्टीरिया का नाइट्रस ऑक्साइड रिडक्टेस पेरिप्लाज्म में स्थित कॉपर युक्त प्रोटीन होता है। ऑक्सीजन युक्त परिस्थितियों में, पैराकोकस डेनिट्रिफाइंग कोशिकाओं में नाइट्रस ऑक्साइड रिडक्टेस सक्रिय है, जो एक साथ NO और NO2 गैसों को N2 में कम करने में सक्षम है।

③ एरोबिक डेनिट्रिफाइंग बैक्टीरिया के प्रकार और स्रोत

एरोबिक डिनाइट्रिफाइंग बैक्टीरिया मुख्य रूप से *स्यूडोमोनास*, *अल्केलिजेन्स*, *पैराकोकस*, और *बैसिलस* जैसे जेनेरा में पाए जाते हैं। वे एक प्रकार के हेटरोट्रॉफिक डिनाइट्रिफाइंग बैक्टीरिया हैं जो एरोबिक या ऐच्छिक एरोबिक हैं और ऊर्जा स्रोत के रूप में कार्बनिक कार्बन का उपयोग करते हैं।

① उत्पाद अंतर को दर्शाने वाले सिद्धांत

आम तौर पर, एरोबिक डिनाइट्रिफिकेशन का मुख्य उत्पाद N₂O होता है, जबकि एनारोबिक डिनाइट्रिफिकेशन मुख्य रूप से N₂ और थोड़ी मात्रा में N₂O और NO का उत्पादन करता है। यह एरोबिक और एनारोबिक स्थितियों के तहत डिनाइट्रिफाइंग एंजाइम सिस्टम और इलेक्ट्रॉन परिवहन मार्गों की गतिविधि में संभावित अंतर को दर्शाता है, जिससे विभिन्न अंतिम उत्पाद बनते हैं।

② एक साथ नाइट्रीकरण और विनाइट्रीकरण के सिद्धांत

एरोबिक डिनाइट्रिफाइंग बैक्टीरिया एरोबिक स्थितियों के तहत डिनाइट्रीकरण को अंजाम दे सकता है, जिससे यह नाइट्रीकरण के साथ-साथ घटित हो सकता है। यह पारंपरिक धारणा को तोड़ता है कि नाइट्रीकरण के लिए एरोबिक प्रक्रियाओं की आवश्यकता होती है और विनाइट्रीकरण के लिए अवायवीय प्रक्रियाओं की आवश्यकता होती है। इसकी संभावना इसलिए है क्योंकि एरोबिक डिनाइट्रिफाइंग बैक्टीरिया में अद्वितीय एंजाइम सिस्टम और चयापचय मार्ग होते हैं, जो उन्हें एरोबिक वातावरण में डिनाइट्रीकरण प्रतिक्रियाओं को प्रभावी ढंग से करने में सक्षम बनाता है।

③ अमोनियम नाइट्रोजन सिद्धांत का प्रत्यक्ष रूपांतरण

एरोबिक डिनाइट्रिफाइंग बैक्टीरिया एरोबिक परिस्थितियों में अमोनियम नाइट्रोजन को सीधे गैसीय उत्पादों में परिवर्तित कर सकते हैं। यह इंगित करता है कि उनके पास एक अद्वितीय चयापचय तंत्र है जो एरोबिक वातावरण में अमोनियम नाइट्रोजन के रूपांतरणों की एक श्रृंखला को पूरा करने में सक्षम है, जो पहले नाइट्रीकरण और फिर डिनाइट्रीकरण से गुजरने की जटिल प्रक्रिया से बचता है।

④ इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता और ऑक्सीजन उपभोग सिद्धांत

एरोबिक डिनाइट्रिफाइंग बैक्टीरिया की डिनाइट्रीकरण प्रक्रिया में, नाइट्रेट नाइट्रोजन और ऑक्सीजन दोनों अंतिम इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता के रूप में कार्य कर सकते हैं। नाइट्रेट नाइट्रोजन को हटाते समय ऑक्सीजन की भी खपत होती है। यह दर्शाता है कि उनकी श्वसन इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला पर्यावरण में नाइट्रेट नाइट्रोजन और ऑक्सीजन की उपस्थिति के आधार पर इलेक्ट्रॉनों को विभिन्न स्वीकर्ता में स्थानांतरित कर सकती है, जिससे नाइट्रोजन हटाने और ऑक्सीजन की खपत हो सकती है।

एरोबिक डिनाइट्रीकरण का सैद्धांतिक आधार अपेक्षाकृत स्पष्ट है, लेकिन अब तक, कोई व्यावहारिक इंजीनियरिंग अनुप्रयोग नहीं देखा गया है, और संबंधित प्रायोगिक अनुसंधान की कमी है। यदि आपके पास प्रासंगिक उत्पाद आते हैं, तो आप उन्हें आज़मा सकते हैं, लेकिन भुगतान केवल तभी करें जब वे प्रभावी हों। कुछ पर्यावरण कंपनियों से मूर्ख मत बनो।

यदि एरोबिक डिनाइट्रीकरण प्रौद्योगिकी को जल उपचार परियोजनाओं में सफलतापूर्वक लागू किया जा सकता है, तो यह पर्यावरण संरक्षण उद्योग में जैविक उपचार प्रौद्योगिकी को भारी बढ़ावा देगा, जिससे नाइट्रीकरण तरल पुनर्चक्रण अनावश्यक हो जाएगा।