Anammox
Z Wikipedii
Anammox (ang. anaerobic ammonia oxidation), anamoks - proces beztlenowego utleniania amoniaku.
Istnienie procesu anammox zostało stwierdzone po raz pierwszy w 1995 roku przez Muldera i wsp. Zaobserwowali oni ten proces w denitryfikacyjnym złożu fluidalnym (rodzaj bioreaktora), w którym usuwano azot ze ścieków wcześniej poddanych procesowi metagenizacji. Według autorów proces przebiegał zgodnie z następującą reakcją:
5 NH4+ + 3 NO3- → 4 N2 + 9 H2O + 2H+ ΔG = -1483,5 kJ/reakcję
Dalsze badania dowiodły jednak, że preferowanymi akceptorami elektronów są azotyny (azotany (III)), a nie azotany (V) i że reakcja przebiega w następujący sposób:
NH4+ + NO2- → N2 + 2 H2O ΔG = -358 kJ/mol NH4+
Produktami pośrednimi w tym procesie są hydroksylamina i hydrazyna. Jednym z głównych enzymów biorących udział w reakcji anammox jest oksydoreduktaza hydroksylaminy, która prowadzi utlenianie zarówno hydroksylaminy, jak i hydrazyny. Enzym ten znajduje się w organellum zwanym anamoksosomem.
Spis treści |
[edytuj] Mikroorganizmy przeprowadzające proces anammox
Bakterie przeprowadzające reakcje anammox należą do 3 rodzajów:
- Brocadia,
- Kuenenia,
- Scalindua.
Aktywność bakterii prowadzących tą reakcję jest 25 razy większa niż tlenowych nitrozobakterii utleniających amon w warunkach denitryfikacyjnych (beztlenowych) i 7 razy mniejsza niż aktywność nitrozobakterii utleniających amon w warunkach tlenowych.
[edytuj] Wymagania mikroorganizmów
Mikroorganizmy prowadzące reakcje anammox najlepiej rosną w podłożach lub ściekach, które zawierają:
- amon w stężeniu 5-30 mM,
- azotyny w stężeniu 5-35 mM,
- węglany w stężeniu 10 mM,
- fosforany w stężeniu poniżej 0,5 mM,
- tlen w stężeniu poniżej 1 mM.
Ich optymalne pH to 6,4 - 8,3, a temperatura - od 20 do 43°C dla szczepów mezofilnych i od 6°C dla szczepów morskich.
[edytuj] Zastosowanie procesu anammox
Proces anammox jest wykorzystywany w oczyszczalniach ścieków do usuwania azotu. Jego zaletą jest fakt, że mikroorganizmy przeprowadzające ten proces nie wymagają dodawania związku organicznego, który jest niezbędny dla bakterii denitryfikacyjnych oraz że nie powoduje on dużego przyrostu biomasy. Najważniejszą zaletą procesu anammox jest usunięcie azotu bez użycia tlenu rozpuszczonego. Na oczyszczalniach ścieków dostarczenie tlenu wiąże się ze zużyciem energii elektrycznej, które często sięga 70% ogólnego zużycia energii przez cały zakład. Obserwowany w ostatnich latach skład ścieków charakteryzuje się niekorzystnymi relacjami pomiędzy ilością związków węgla organicznego do związków azotu (BZT5:N) i wówczas realizacja procesu denitryfikacji heterotroficznej pociąga za sobą konieczność stosowania zewnętrznego źródła węgla organicznego co równiez generuje dodatkowe koszty. Mimo tych niewątpliwych zalet proces anammox nie znalazł powszechnego zastosowania. Powodów jest kilka. Po pierwsze, bakterie prowadzące proces beztlenowego utleniania amoniaku należą do organizmów bardzo wolnorosnących. Wyznaczona doświadczalnie maksymalna szybkość wzrostu tych bakterii wynosi zaledwie 0,0027 h-1, przy czasie podwojenia równym 11 dni. Przykładowo typowa szybkość wzrostu bakterii z rodzajów odpowiednio: Nitrosomonas i Nitrobacter wynosi odpowiednio 0,0292 h-1 i 0,0417 hh-1. A już te bakterie uznawane są w biotechnologii ścieków za wolnorosnące. Powoduje to iż utrzymanie w urządzeniu pracującym w skali technicznej odpowiedniej ilości bakterii prowadzących proces anammox wymaga bardzo długiego wieku biomasy. Niska szybkość wzrostu generuje również problemy przy wpracowaniu układu. Czas potrzebny na to, aby na oczyszczalni wykształciły się i namnożyły bakterie anammox wynosi około 200 dni!
[edytuj] Bibliografia
- Biologiczne usuwanie azotu mineralnego ze ścieków. W: Mieczysław K. Błaszczyk: Mikroorganizmy w ochronie środowiska. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 2007. ISBN 978-83-01-15149-2.
- Monika Żubrowska-Sudoł, Magdalena Słojewska: Proces beztlenowego utleniania amoniaku (Anammox) jako alternatywna metoda usuwania azotu ze ścieków. Forum Eksploatatora, 2/2006.
