传统的脱氮工艺存在工艺流程较长、占地面积大、脱氮全过程须在不同反应器中进行等缺点。本文采用的好氧反硝化菌脱氮具有菌体生长速度快、适应性较强、脱氮效率高等优点,因而视为一种良好的脱氮工艺。电气石作为一种常见的天然硼硅酸盐矿物,能够形成一定的自发电场,且对污染物的降解具有促进作用,故微生物能够在电气石自发电场的作用下提高其活性。本课题基于以上原因展开电气石强化好氧反硝化菌脱氮机制的研究。本课题以好氧反硝化菌Pseudomonas sp.T13和赤峰电气石作为研究对象,旨在通过反应体系中离子运动规律、菌体中酶活力、膜通透性等角度解释电气石促进好氧反硝化过程的机制。同时对反应的动力学和机制进行初步探讨,以期为优化电气石-好氧反硝化脱氮工艺提供理论依据,以指导实际废水处理工艺的优化。电气石具有调节溶液p H的作用,且受电气石投加量、搅拌强度和温度的影响。其调节作用的本质在于,电气石形成的自发电场对溶液中的H+、K+、Na+等离子运动产生了促进作用。电气石在加快离子运动速度的同时,自发电场具有的电势能可转化为活化能供给反应,以促进反应的进行。探究电气石对反硝化菌Pseudomonas sp.T13的生长代谢的促进规律,在2.0 g/L电气石的作用下,好氧反硝化菌的代时缩短至3.78 h,脱氮速率加快。通过测定好氧反硝化菌不同生长时期的总ATP酶活力,发现电气石可以将菌株T13的总ATP酶活力提高2.99倍,同时促进了细胞膜上物质运输速率的加快。由于电气石促进体系内的离子运动速率,单位时间内有更多的底物和营养物质进入细胞参与菌体生长代谢,故使菌体代谢更加旺盛。由于菌体在脱离电气石后,生长代谢水平恢复为纯培养条件下的代谢水平。故证明菌株T13中酶蛋白的构象和基因组不会因经电气石的作用而发生改变,电气石仅促进菌体生长代谢的速率。为量化电气石对好氧反硝化菌T13反硝化过程的影响,进行动力学模型的构建,通过构建模型,考察电气石对菌体生长和底物降解的影响。结果表明,未经电气石刺激和经电气石刺激培养出的菌株T13产率系数Y相差9%,证明了电气石并不会使好氧反硝化菌的脱氮途径和效率发生改变,而是以促进反应速率的方式,加快反硝化作用。