1.硝化反應
在好氧條件下，通過自養型微生物亞硝酸鹽菌和硝酸鹽菌的作用，將氨氮氧化成亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮的過程，稱為生物硝化作用。
2. 反硝化反應
NO2-+3H(電子供給體-有機物) → 0.5 N2+H2O+OH-
NO3-+5H(電子供給體-有機物) → 0.5 N2+2H2O+OH-
在缺氧條件下，由于兼性脫氮菌(反硝化菌)的作用，將NO2--N和NO3--N還原成N2的過程，稱為反硝化。反硝化菌為異養型微生物，在缺氧狀態時，反硝化菌利用硝酸鹽中的氧作為電子受體，以有機物作為電子供體提供能量并被氧化穩定。
NO2-+3H(電子供給體-有機物) → 0.5 N2+H2O+OH-
NO3-+5H(電子供給體-有機物) → 0.5 N2+2H2O+OH-
3.短程硝化反硝化
短程硝化是指NH3生成亞硝酸根，不再生產硝酸根；而由亞硝酸根直接生成N2，稱為短程反硝化。短程硝化反硝化是指NH3--NO2---N2，即可以從水中氨氮去除的一種工藝。
4.影響因素：
硝化反應的適宜的pH值為7.0～8.0之間，其中亞硝化菌7.0～7.8時，活性最好；硝化菌在7.7～8.1時活性最好。當pH降到5.5以下，硝化反應幾乎停止。反硝化細菌最適宜的pH值為7.0～7.5之間?？紤]到硝化和反硝化兩過程中堿度消耗與產生的相互性，同步硝化與反硝化的最適的pH值應為7.5左右。硝化過程的DO應保持在2～3mg/L，反硝化過程的DO應保持0.2～0.5mg/L。反應池內溶解氧的高低，必將影響硝化反應的進程，溶解氧質量濃度一般維持在2～3mg/L，不得低于1mg/L，當溶解氧質量濃度低于0.5～0.7mg/L時，氨的硝態反應將受到抑制。反硝化通常需在缺氧條件下進行，溶解氧對反硝化有抑制作用，主要是由于氧會與硝酸鹽競爭電子供體，同時分子態氧也會抑制硝酸鹽還原酶的合成及其活性。 生物硝化反應適宜的溫度在20～30℃，反硝化適宜溫度在30℃左右。亞硝酸菌最佳生長溫度為35℃，硝酸菌的適宜溫度為20～40℃。15℃以下時，硝化反應速度急劇下降。溫度對反硝化速率的影響很大，低于5℃或高于40℃，反硝化的作用幾乎停止。
NH4++1.83O2+1.98HCO3-→0.021C5H7O2N+0.98NO3-+1.04H2O+1.884H2CO3 通過上述反應過程的物料衡算可知，在硝化反應過程中，將1g氨氮氧化為硝酸鹽氮需約需耗7.14g碳酸氫鹽（以CaCO3計）堿度。NO3-+1.08CH3OH+0.24H2CO3→0.06C5H7NO2 +0.47N2+1.68H2O+HCO3-在反硝化過程中，將1g硝酸鹽氮還原成氮氣，約產生3.57g堿（以CaCO3計），需要有機物（BOD5）約為2.86g。微生物降解1 mg有機碳源BOD5，約產生0.1 mg堿度（以CaCO3計）。硝化細菌為自養菌，在硝化池中有機碳含量不宜過高，否則異養好氧菌繁殖速率過快，硝化菌難成為優勢菌種；反硝化細菌為異養菌，有機碳源是反硝化細菌的電子供體提供者。有機碳源越充分，C/N越高，反硝化作用越明顯，TN的去除率也越高。當BOD5/TN>3時，碳源充足，無需補充外加碳源；BOD5/TN<3時，需要補充外加碳源。硝化過程HRT可控制在4h～10h之間，反硝化HRT可控制在1h～4h之間。因HRT過短，反應池中各微生物種群沒有充分的時間生長，污泥流失過快，硝化反應和反硝化反應都沒有得到充分的進行。當HRT達到一定的值時，再增加HRT，對脫氮作用沒有顯著的效果。因為長HRT條件下，系統的有機負荷率降低，會使生物的內源呼吸加劇，影響污泥的活性，最終降低系統對污染物去除效果。 硝化菌的增殖速度很小，其最大比生長速率為 0.3～0.5d-1，為了維持池內一定量的硝化菌群，污泥停留時間必須大于硝化菌的最小世代時間。但是污泥停留時間太長，會導致系統有機負荷過低，許多微生物由于得不到所需要的營養會死亡。比生長速率μ ：每小時單位質量的菌體所增加的菌體量稱為菌體比生長速率
硝化段ORP值一般在+180mV左右，反硝化段的ORP值在－50～－110mV之間。 氧化還原電位就是用來反映水溶液中所有物質表現出來的宏觀氧化-還原性。越高，氧化性越強，電位越低，氧化性越弱。通過控制ORP可以間接控制溶解氧濃度，尤其氧化還原電位其在DO濃度比較低時，DO較小的改變反映在氧化還原電位上變化較大。 每克甲醇、乙醇、乙酸、乙酸鈉、葡萄糖對應的COD、BOD5
| COD（g/g） | BOD5（g/g） |
甲醇 | 1.4 | 1.05 |
乙醇 | 2.08 | 1.5 |
乙酸 | 1.06 | 0.71 |
乙酸鈉 | 0.78 | 0.52 |
葡萄糖 | 1.06 | 0.8 |
硝化反硝化相關的20個經典問答！
▷問題1：實際應用過程中，反硝化的碳氮比是多少比較好？是5以下還是6～8？答：在實際應用中，個人認為碳氮比控制在6-8比較好。▷問題2：鹽度2%對硝化菌產生一定的抑制，是指純氯化鈉嗎？答：在實驗室中使用的是純氯化鈉；在實際應用中，可能會有一點變化，但基本控制在2%左右，超過2%菌種活性受影響會比較大。▷問題3：您介紹的菌是適合普通活性污泥法還是可以結合接觸氧化、載體流化床？答：都是可以用的?；局灰巧到y，理論上都是可以應用特殊菌種進行生物強化的。▷問題4：城鎮污水處理廠硝化菌的投加量一般在多少？答：投加量一般是參考兩個數據，一是進水氨氮濃度，城鎮污水處理廠一般在30-50mg/L，出水控制在5mg/L以下；二是停留時間，城鎮污水廠一般用硝化菌不多，用量大概在十萬分之一，建議在前期用三次，可以保證效果好一點。▷問題5：想問硝化細菌抑制劑里面 N-serve是什么呢？答：是一個很復雜的化合物2-氯-6-(三氯甲基)吡啶。▷問題6：硝化反硝化過程中需要補充的堿度，用碳酸鈉和氫氧化鈉哪個效果好一點，區別大不大？
▷問題7：硝化菌耐毒性沖擊性如何？反硝化菌負荷在多少？答：硝化菌耐毒性沖擊性通常情況不是很好，因為它是自養菌，有毒有害多了對其影響蠻大的。單獨的反硝化菌負荷很難說，要看池中菌的量。▷問題8：請問我們的AO運行中，好氧池pH6.2，COD600mg/L，氨氮140 mg/L，調整pH多少合適？加片堿在好氧池可以嗎？答：pH一般調整為7.0-7.5就可以了，加片堿是可以的。▷問題10：看到案例中有不少特種廢水，水量有限，想問下菌種制備成本和特定微生物應用于工程解決問題從制備到效果需要多長時間？答：一般的菌株都可以很快的大規模制備。制備成本依據菌株有異，芽孢類菌株成本會比較低，硝化菌是化能自養型，成本會相對高些；此外，如果需要特殊保藏，成本也會高。通常情況下菌株引入進去，一個星期左右就可看到效果。▷問題11：特定生物菌投入之后，來水沒有沖擊的情況下，存在自然衰減的過程嗎？看到您舉例的石化廢水處理案例，出水先明顯下降，然后隨時間有逐步波動上升的趨勢。答：這個與菌株有關系。有些菌可以在這一環境中長期存在，衰減很少或沒有衰減，如硝化菌。其他菌會隨時間延長衰減，這時需要補充一些進去，這與菌株本身特點有關，因為在活性污泥系統中引入這些菌株會與土著微生物發生競爭。▷問題12：硝化的速度，反硝化的速度，是否有數據，就是單克細菌一小時降解氨氮或者硝酸鹽多少克？答：硝化速率最好的能做到800mgNH4+-N/(L·h)，反硝化速率比較難測，目前還不能提供準確數據。▷問題13：我看現在很多文獻中寫道硝化菌對起始濃度也有要求，怎么看?答：氨氮濃度越高對硝化菌有一定抑制作用，雖然它有去除氨氮的作用。▷問題14：想請問你們的成熟產品能否適應各種廢水水質，對不同水質適應周期多久？答：菌劑對不同水質都會有一個短暫的適應期，一般情況下，硝化菌三天就能夠起作用，但一般會保證7天內一定能起作用。▷問題15：測過表面活性劑對硝化菌的影響嗎，硝化菌的抑制劑還有哪一些？答：表面活性劑這個沒有測過，抑制劑也有很多種，可自行查詢一下。▷問題16：除了提到的乙炔外，有哪些常見的影響硝化菌和亞硝化菌的毒性物質？答：常見的一些對革蘭氏陰性菌的抗生素、重金屬（Cu等其他）也較為敏感。▷問題17：反硝化菌在缺氧區停留多長時間效果最好？答：硝酸鹽量、菌種濃度都會影響停留時間，一般硝酸鹽量多，停留時間要長一些。▷問題18：想請問硝化菌和反硝化菌的世代周期有多長？答：硝化菌因為是化能自養菌，繁殖比較慢，世代周期比較長，通常繁殖一代是10h甚至到幾十個小時，這也是成本高的一個原因。反硝化菌是一個大類，包括很多種菌，能將硝酸鹽轉化成氮氣的都是，世代周期會比較短，繁殖較快，現在市面上常見的，世代周期基本在幾十分鐘。▷問題19：回流直接回到厭氧池，反硝化菌能充分作用嗎？答：回流到厭氧肯定不行，因為反硝化要在缺氧環境中進行。▷問題20：氨氮的起始濃度多高就會到硝化作用產生抑制？答：不同菌種對氨氮的起始濃度抑制反應不同。通常情況下，氨濃度超過100mg/L都會對硝化菌產生抑制。
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