一、硝化过程

　　硝化过程是氨氮转化为硝酸盐氮的过程。它是由自养型好氧微生物完成的。硝化过程第一阶段由亚硝化菌将氨氮转化为亚硝酸盐，称为亚硝化反应。

　　NH4++1.5O2→NO2-+2H++H2O+240〜250kJ/mol

　　第二阶段由硝化菌将亚硝酸盐进一步氧化为硝酸盐，称为硝化反应。

　　N02-+0.5O2→NO3-+65〜90kJ/mol

　　进行上述氧化反应时，合成也在进行，这就导致了微生物的增长。

　　15CO2+13NH4+→10NO2-+3C5H7N02+23H++4H2O(亚硝化菌)

　　5CO2+NH4++10NO2-+2H2O→10NO3—+C5H7NO2+H+(硝化菌)

　　硝化过程的总氧化反应为

　　NH4+2O2→NO3-+2H++H2O

　　考虑到H2CO3平衡有

　　NH4++2O2+2HCO3-→NO3+2H2CO3+H2O

　　由此，将lg氨氮转化为硝酸盐氮需耗氧4.57g。

　　氧化氨氮耗碱变为100mg/L(以CaCO3计)，即每氧化lg氨氮耗碱为7.14g。

　　硝化反应的影响因素如下。

　　1、溶解氧：大于2mg/L，不得小于0.5〜0.7mg/L。

　　2、pH值：应介于7.5〜8.5之间，当pH<6和PH>9.6时，硝化反应将停止。注意硝化反应要消耗碱度HC03_。

　　3、温度：低于15°C时硝化反应明显降低，15〜30°C为宜。

　　4、有机物：BOD浓度低于20mg/L时，硝化作用才能有效地完成，系统的BOD负荷也应维持在较低水平[0.06〜0.1kgBOD5八kgMLSS*d)]。

　　5、C/N比：活性污泥系统中，硝化菌只占活性污泥微生物的5%，BOD5/TKN的不同将会影响活性污泥系统中异养菌与硝化菌竞争底物和溶解氧，从而影响脱氮效果。当系统的BOD负荷小于0.15BOD5/(kgMLSS*d)时，硝化反应才能正常进行。

　　二、反硝化过程

　　反硝化过程是由一群异养性微生物完成的，它们在缺氧(无分子态氧)条件下，将硝化过程中产水的NO2-、NO3_还原成N2或N2O、NO。反硝化菌在自然环境中很普遍，多数是兼性细菌，有分子态氧时，反硝化菌氧化分解有机物，利用分子氧作为最终电子受体;无分子态氧时，则用硝酸盐和亚硝酸盐中的NO3-—N和NO2--N作为电子受体，O2-作为受氢体生成H2O和OH-，有机物则作为碳源及电子供体提供能量并得到氧化稳定。反硝化过程中亚硝酸盐和硝酸盐的转化是通过反硝化菌的同化作用和异化作用来完成的。异化作用是将N03-、NO2—还原为NO、N2O、N2等，主要是N2;同化作用是反硝化菌将NO3-和NO2-还原成NH3-N供新细胞合成之用，氮成为细胞质的成分。

　　生物反硝化过程表示如下：

　　NO3_+H(电子供体有机物)→N2+H2O+OH_

　　NO2_+H(电子供体有机物)→N2+H2O+OH-

　　污水中含碳有机物作为反硝化过程的电子供体，由上面的反应式可知每转化1gN02—-N为N2时，需有机物(BOD表示)1.71g[3X16/(2X14)]，而每转化lgN03'N则需有机物

　　2.86g[5X16/(2X14)],同时产生3.57g碱度(以CaC03计)[100/(2X14)]。