海水缸反硝化系统详解

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相信明天 发表于 2014-11-13 15:06:45 |只看该作者 |倒序浏览

   海缸中形形色色的生物，绚丽多彩，但是饲养却是一门大学问，要想养得出色，饲养知识需要全面，下面和大家分享一下海缸中的反硝化系统讨论。

　　反硝化作用，狭义的指将硝酸盐还原为分子态氮的过程，称为脱氮作用；广义的指将硝酸盐还原为较简单的氮化合物的过程，除了脱氮作用外，还包括硝酸盐还原作用（指脱氮作用以外的还原作用，例如硝酸盐还原为亚硝酸盐的作用）。

　　多种细菌和真菌都具有硝酸盐还原酶，可以将硝酸盐还原为亚硝酸盐。方程式如下：HNO3+2H+→HNO2+H2O（需要硝酸还原酶的作用）而脱氮作用，则常常与无氮有机物的氧化反应伴随发生。

　　例如：C6H12O6+6H2O→6CO2+24H+

　　24H++4NO3-→12H2O+2N2

　　总的反应方程式为：C6H12O6+4NO3-→6CO2+6H2O+2N2+420cal

　　也就是说，在１摩尔的葡萄糖被氧化的同时，有４摩尔的硝酸根被还原为2摩尔分子氮。很多细菌可以引起脱氮作用，主要是一些革兰氏阴性的无芽胞杆菌，如荧光杆菌、斯图采尔杆菌。它们一般是兼性需氧的细菌，脱氮作用常常是在厌氧条件下发生。而且，有些化学能自养型细菌也可以在厌氧的条件下引起脱氮作用，比如，反硝化硫化细菌可以用硝酸盐来氧化硫，从而将硝酸盐还原，方程式如下：

　　5S+2CaCO3+6KNO3→3K2SO4+2CaSO4+2CO2+3N2+660cal

　　在pH为7.0-8.2，厌氧条件下，如果有可溶性无氮有机物存在，则脱氮作用旺盛。

　　反硝化作用的意义在于：

　　１、硝酸盐还原作用使水中的低毒硝酸盐浓度降低，而使具有较高毒性的亚硝酸盐浓度增加，所以是不利的。

　　２、脱氮作用使水中的低毒硝酸盐浓度降低，变为无毒的氮气排除，是有利的。

　　３、在草缸中，脱氮作用会使对草有营养意义的硝酸盐减少，对草是不利的，特别是在氮循环保持良好状态的生态群落中。

　　４、如果要增加脱氮作用的强度，可以创造适合反应的条件，其中保持适合的酸碱度和一定可溶性无氮有机物浓度是关键。无氮有机物水中的存在有限，可以考虑额外添加补充，例如向水中补充葡萄糖溶液。

　　５、脱氮作用对没有排除硝酸盐途径的裸缸具有重要意义，和良好的硝化作用一起，维持水中的低氮状态，保持水质稳定，延长换水时间。

　　反硝化也称脱氮作用。反硝化细菌在缺氧条件下，还原硝酸盐，释放出分子态氮（N2）或一氧化二氮（N2O）的过程。

　　微生物和植物吸收利用硝酸盐有两种完全不同的用途，一是利用其中的氮作为氮源，称为同化性硝酸还原作用：NO3-→NH4+→有机态氮。许多细菌、放线菌和霉菌能利用硝酸盐做为氮素营养。另一用途是利用NO2-和NO3-为呼吸作用的最终电子受体，把硝酸还原成氮（N2），称为反硝化作用或脱氮作用：NO3-→NO2-→N2↑。能进行反硝化作用的只有少数细菌，这个生理群称为反硝化菌。大部分反硝化细菌是异养菌，例如脱氮小球菌、反硝化假单胞菌等，它们以有机物为氮源和能源，进行无氧呼吸，其生化过程可用下式表示：

　　C6H12O6+12NO3-→6H2O+6CO2+12NO2-+能量

　　CH3COOH+8NO3-→6H2O+10CO2+4N2+8OH-+能量

　　少数反硝化细菌为自养菌，如脱氮硫杆菌，它们氧化硫或硝酸盐获得能量，同化二氧化碳，以硝酸盐为呼吸作用的最终电子受体。可进行以下反应：　　5S+6KNO3+2H2O→3N2+K2SO4+4KHSO4

　　反硝化作用使硝酸盐还原成氮气，从而降低了土壤中氮素营养的含量，对农业生产不利。农业上常进行中耕松土，以防止反硝化作用。反硝化作用是氮素循环中不可缺少的环节，可使土壤中因淋溶而流入河流、海洋中的NO3-减少，消除因硝酸积累对生物的毒害作用。

　　影响反硝化的因素　　
   1、碳      污水中的碳源以及外加碳源。如果能够利用污水中的有机碳作为碳源是比较经济的，这要求污水中的BODs／TN值大于3-5，如果不满足要求则需使用外加碳源。常用的外加碳源为甲醇，因为甲醇被分解后主要生成二氧化碳和水，不残留任何难降解的物质，而且反硝化速率高。

　　2、pH值　　pH值是反硝化过程的重要影响因素，反硝化细菌最适的pH值范围为6.5~7.5，此时的反硝化速率最高；当pH值不在此范围内时，反硝化速率则明显下降。

　　3、溶解氧　反硝化细菌是异氧兼性菌，只有在无分子氧的条件下反硝化菌才能够利用硝酸盐或亚硝酸盐中的氧进行呼吸，使氮元素得到还原。如果反应器中的溶解氧浓度过高，分子态氧成为供氧物质，将使硝酸氮的还原过程受到抑制。

　　4、温度　　反硝化细菌的最适生长温度为20~40℃。低于l5℃时，反硝化速率明显降低。因此，在冬季低温季节，为了保持一定的反硝化速率，需要提高污泥停留时间；同时降低负荷，提高污水的停留时间。

   希望广大鱼友都能够踊跃提出各自的见解，大家共同讨论分享交流饲养经验。