硝化、反硝化的计算
硝化与反硝化反应
硝化与反硝化反应
一、硝化反应
1、硝化：在好氧条件下，通过亚硝酸盐菌和硝酸盐菌的作用，将氨氮氧化成亚硝酸盐氮和硝酸盐氮的过程，称为生物硝化作用。反应过程如下：
亚硝酸盐菌：
NH
4++ 3/2 O
2
→ NO
2
-+ 2H++ H
2
O - △E △E=278.42KJ
接着亚硝酸盐转化为硝酸盐：
NO
2-+ 1/2 O
2
→ NO
3
-- △E △E=278.42KJ
这两个反应式都是释放能量的过程，氨氮转化为硝态氮并不是去除氮而是减少它的需氧量。上诉两式合起来写成：
NH
4++ 2 O
2
→ NO
3
-+ 2H++ H
2
O - △E △E=351KJ
综合氨氧化和细胞体合成反应方程式如下：
NH
4++1.83O
2
+1.98HCO
3
-→0.02C
5
H
7
O
2
N+0.98NO
3
-+1.04H
2
O+1.88H
2
CO
3
上式可知：
在硝化过程中，1g 氨氮 NH
4+-N 氧化为转化为 NO
2
--N 需 3.43gO
2
，氧化
1gNO
2--N 需要 1.14gO
2
,所以氧化 1gNH
4
+-N 需要 4.57gO
2
；硝化过程中释放出
H+，将消耗废水中的碱度，每 lg 氨氮 NH
4+-N 氧化为 NO
3
-，将消耗碱度
2*50/14=7.l4g(以 CaCO
3
计)。
2、影响硝化过程的主要因素有：
(1)pH 值和碱度
当 pH 值为 8.0～8.4 时(20℃)，硝化作用速度最快，其中亚硝化
菌 6.0～7.5，硝化菌 7.0～8.5。由于硝化过程中 pH 将下降，当废水碱
度≤70mg/l，则需投加石灰，维持 pH 值在 7.5 以上。
(2)温度
硝化与反硝化
3.7 硝化与反硝化
废水中的氮常以合氮有机物、氨、硝酸盐及亚硝酸盐等形式存在。生物处理把大多数有机氮转化为氨，然后可进一步转化为硝酸盐。一、硝化与反硝化
(一) 硝化
在好氧条件下，通过亚硝酸盐菌和硝酸盐菌的作用，将氨氮氧化成亚硝酸盐氮和硝酸盐氮的过程，称为生物硝化作用。
反应过程如下：
亚硝酸盐菌
NH4++3/2O2 NO2-+2H++H2O-△E △E=278.42KJ 第二步亚硝酸盐转化为硝酸盐：
硝酸盐菌
NO-+1/2O2 NO3--△E △E=278.42KJ 这两个反应式都是释放能量的过程，氨氮转化为硝态氮并不是去除氮而是减少它的需氧量。上诉两式合起来写成：
NH4++2O2 NO3-+2H++H2O-△E △E=351KJ
综合氨氧化和细胞体合成反应方程式如下：
NH4+1.83O2+1.98HCO3- 0.02C5H7O2N+0.98 NO3-+1.04 H2O+1.88H2CO3 由上式可知：(1)在硝化过程中，1g氨氮转化为硝酸盐氮时需氧4.57g；(2)硝化过程中释放出H+，将消耗废水中的碱度，每氧化lg 氨氮，将消耗碱度(以CaCO3计) 7.lg。
影响硝化过程的主要因素有：
(1)pH值当pH值为8.0～8.4时(20℃)，硝化作用速度最
快。由于硝化过程中pH将下降，当废水碱度不足时，即需投加石灰，维持pH值在7.5以上；
(2)温度温度高时，硝化速度快。亚硝酸盐菌的最适宜水温为35℃，在15℃以下其活性急剧降低，故水温以不低于15℃为宜；
(3)污泥停留时间硝化菌的增殖速度很小，其最大比生长速率为＝0.3～0.5d-1(温度20℃，pH8.0～8.4)。为了维持池内一定量的硝化菌群，污泥停留时间必须大于硝化菌的最小世代时间。在实际运行中，一般应取＞2 ；
污水处理—硝化与反硝化
污水硝化—反硝化脱氮处理是一种利用硝化细菌和反硝化细菌的污水微生物脱氮处理方法。此法分为硝化和反硝化两个阶段，在好氧条件下利用污水中硝化细菌将含氮物质转化为硝酸盐，然后在缺氧条件下利用污水中反硝化细菌将硝酸盐还原成气态氮。两段生物脱氮法是污水微生物脱氮的有效方法，作为标准生物脱氮法已得到较广泛应用。
硝化反应过程：在有氧条件下，氨氮被硝化细菌所氧化成为亚硝酸盐和硝酸盐。他包括两个基本反应步骤：由亚硝酸菌( Nitrosomonas sp)参预将氨氮转
化为亚硝酸盐的反应；硝酸菌(Nitrobacter sp)参预的将亚硝酸盐转化为硝酸盐的反应，亚硝酸菌和硝酸菌都是化能自养菌，它们利用 CO2、CO32-、HCO3-等做为碳源，通过NH3、NH4+、或者 NO2-的氧化还原反应获得能量。硝化反应过程需要在好氧(Aerobic 或者 Oxic)条件下进行，并以氧做为电子受体，氮元素做为电
子供体。其相应的反应式为：
1.亚硝化反应方程式： 55NH4++76O2+109HCO3-→C5H7O2N ﹢ 54NO2-
+57H2O+10 4H2CO3
2.硝化反应方程式： 400NO2-+195O2+NH4++4H2CO3+HCO3-
→C5H7O2N+400NO3- +3H2O
3.硝化过程总反应式： NH4++1.83O2+1.98HCO3-→0.021C5H7O2N+0.98NO3-+1. 04H2O+1.884H2CO3
通过上述反应过程的物料衡算可知，在硝化反应过程中，将1 克氨氮氧化为硝酸盐氮需好氧4.57 克(其中亚硝化反应需耗氧 3.43 克，硝化反应耗氧量为1.14 克)，同时约需耗 7.14 克重碳酸盐(以 CaCO3 计)碱度。在硝化反应过程中，氮元素的转化经历了以下几个过程：氨离子 NH4-→羟胺NH2OH→硝酰基NOH→亚硝酸盐 NO2-→硝酸盐 NO3-。
硝化与反硝化
污水深度处理的硝化与反硝化
(2007-08-12 10:48:15)
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保、
污水
处理
污水深度处理的硝化与反硝化
一。硝化
(1) 微生物：自营养型亚硝酸菌(Nitrosmohas)
自营养型硝酸菌（Nitrobacter）
(2) 反应：城市污水中的氮化物主要是NH3,硝化菌的作用是将NH3—N氧化为NO3—N
NH+4+1.5O2———NO2+H2O+H+－ΔE
亚硝酸菌ΔE=278.42kJ
NO2+0.5O2———NO-3－ΔE
硝酸菌ΔE=278.42kJ
NH+4+2.0O2——— NO-3+H2+2H+－ΔE
硝酸菌ΔE=351kJ
研究表明,硝化反应速率主要取决于氨氮转化为亚硝酸盐的反应速率。
硝酸菌的细胞组织表示为C5H7NO2
55NH+4+76O2+109HCO-3———C5H7NO2+54NO-2+57H2O+104H2Co3
亚硝酸菌
400 NO2+ NH+4+4 H2Co3+ HCO-3+195 O2——— C5H7NO2+3 H2O+400 NO-3
硝酸菌
NH+4+1.86 O2+1.98HCO-3——— 0.02C5H7NO2+1.04H2O+0.98 NO-3+1.88H2Co3
硝酸菌
(3) 保证硝化反应正常进行的必要条件：
pH 8~9
水温亚硝酸菌反应最佳温度 t=35 0C t>15 0C
DO 2 ~ 3 mg / L > 1.0 mg / L
硝化1克NH3—N：消耗4。57克O2
消耗7。14克碱度（擦C a Co3计）
生成0。17克硝酸菌细胞
(4) 亚硝酸菌的增殖速度 t=25O C
关于硝化反硝化的碳源碱度的计算!
关于硝化反硝化的碳源碱度的计算!
硝化反硝化是自然界中一种重要的生化过程。它通过细菌的作用，将氨氮转化为硝态氮，再将硝态氮还原为氨氮，完成氮的循环。本文将重点介绍硝化反硝化中碳源和碱度的计算方法。
一、碳源的计算
1.硝化过程中的碳源
硝化过程中，细菌将氨氮氧化为亚硝酸盐，此过程需要耗费能量。为了维持细菌的正常生长和代谢，需要提供足够的碳源。一般来说，硝化过程中适宜的碳源包括有机物和无机碳源。
无机碳源：常用的无机碳源有碳酸盐、碳酸氢盐、苏打灰等。这些无机碳源在水中溶解后可以为细菌提供能量和碳源。
有机碳源：常用的有机碳源包括葡萄糖、乳糖、酒精等。有机碳源的加入可以增加水中的溶解有机物质，为细菌提供能量和碳源，促进硝化反应的进行。
2.反硝化过程中的碳源
反硝化过程中，细菌将硝态氮还原为氮气释放到大气中，此过程同样需要耗费能量。同样需要提供足够的碳源。常用的碳源包括有机物和无机碳源。
无机碳源：常用的无机碳源有硫酸盐、碳酸盐等。这些无机碳源在水中溶解后可以为细菌提供能量和碳源。
有机碳源：常用的有机碳源包括葡萄糖、乳糖、酒精等。有机碳源的
加入可以增加水中的溶解有机物质，为细菌提供能量和碳源，促进反硝化
反应的进行。
二、碱度的计算
碱度是指水溶液中碱性物质所占的量。在硝化反硝化中，强碱性条件
对细菌的生长和代谢有一定的影响。因此，合理控制碱度是保证硝化反硝
化顺利进行的重要因素。
常用的计算碱度的方法有以下几种：
1.pH法
pH是衡量水溶液酸碱程度的指标，与碱度密切相关。一般来说，当
pH在7.0-8.5之间时，硝化和反硝化的效果较好。因此，可以通过测定
硝化强度和反硝化强度的测定方法
硝化强度和反硝化强度的测定方法
反硝化强度的测定
（1）接种：称取x ml活性污泥混合液，分别置于150 mL 三角瓶中，加入50 mL 含NO-3-N 的液体培养液，
（2）培养：
并用保鲜膜或橡皮塞密封，外套黑色塑料布，放置于恒温培养箱( 25℃) 中密封避光培养24 h，
（3）过滤分析：将悬浮液过滤分析上清液中NO-3-N的含量。用培养前后NO-3-N 浓度的变化来计算土壤反硝化作用的强度。
按如下公式计算。
X2= ( c2- c1 )·( v1+ v2 )·k/ ( t·m)式中：X2为单位时间内单位质量的土壤所消耗的NO-3–N，mg/ ( kg ·h)
土壤取5g
c2和c1为培养前后硝态氮的含量，v1和v2分别为培养液体积和取样中所带入的水分，m用MLSS取代，t为培养时间。
表1 反硝化培养液组成( mg· L- 1 )
培养液种类
培养液组成
KH2PO4K2HPO4NO-3-N 葡萄糖
3 倍碳源0. 2 0. 2 150 450
关键在于确定取样量的确定
硝化强度：用测定硝化速率的方法确定
1.1.1硝化强度、反硝化强度
表2.4 微生物指标
序号指标方法
1 硝化强度溶液培养法（据亚硝酸盐的残余量测定硝化作用强度）i
2 反硝化强度溶液培养法（据硝酸盐的残余量测定反硝化作用强度）ii
i 许光辉,微生物,郑洪元,李凤珍,卢耀波. 土壤微生物分析方法手册[M]. 农业出版社, 1986.
ii 郑仁宏, 邓仕槐, 李远伟, 等. 表面流人工湿地硝化和反硝化强度研究[J]. 环境污染与防治, 2007, 29(1): 37-43.
反硝化速率计算公式(一)
反硝化速率计算公式(一)
反硝化速率计算公式及解释
1. 反硝化速率的定义
反硝化速率是指在自然环境中，硝酸盐（NO3-）被还原为氮气（N2）的速率。该速率可以通过多种公式进行计算，下面将介绍其中几种常用的计算公式。
2. 公式一：（NLi - NLo）/ Δt
这是最常用的反硝化速率计算公式之一，其中各项含义如下： - NLi：反硝化前的硝酸盐浓度（单位：mg/L）； - NLo：反硝化后的硝酸盐浓度（单位：mg/L）； - Δt：反硝化的时间间隔（单位：s或h）。
例如，假设我们对一片湖泊中的硝酸盐浓度进行监测，得到的结果如下： - 反硝化前的硝酸盐浓度（NLi）为 10 mg/L； - 反硝化后的硝酸盐浓度（NLo）为 2 mg/L； - 反硝化的时间间隔（Δt）为 1 小时。
则根据上述公式计算反硝化速率为：(10 - 2) / 1 = 8 mg/L/h。
3. 公式二：Vn / (Vn + Vf) * 100
这个公式适用于已知反硝化氮（N）释放速率（Vn）和总氮（N）释放速率（Vf）的情况下，计算反硝化速率百分比的方法。
具体解释如下： - Vn：反硝化氮释放速率（单位：mg/L/h）； - Vf：总氮释放速率（单位：mg/L/h）。
例如，我们对一个水体中的氮释放速率进行监测，得到的结果如下： - 反硝化氮释放速率（Vn）为 2 mg/L/h； - 总氮释放速率（Vf）为 10 mg/L/h。
则可以使用公式计算反硝化速率百分比为：2 / (2 + 10) * 100 = %。
4. 公式三：NO2- / Δt
硝态氮的去除计算公式
硝态氮的去除计算公式
硝态氮（NO3-N）是一种常见的水体污染物，通常来自于农业和工业活动。高浓度的硝态氮会对水体生态系统造成严重影响，因此需要对其进行有效的去除。在水处理工程中，对硝态氮的去除通常采用生物处理方法，其中包括硝化和反硝化过程。为了更好地控制和优化硝态氮的去除效果，需要对硝态氮的去除进行计算和分析。
硝态氮的去除通常通过硝化和反硝化两个过程来实现。硝化是将氨氮氧化成硝态氮的过程，而反硝化则是将硝态氮还原成氮气的过程。在实际的水处理工程中，硝化和反硝化通常是同时进行的，因此需要对两个过程进行综合考虑。
硝化过程的去除效率可以通过硝化速率来进行计算。硝化速率通常受到温度、pH值、氧气浓度等因素的影响。硝化速率的计算公式可以表示为：\[R_{n} = k_{n} \times S_{NH_{4}} \times X_{A} \times X_{B}\]
其中，\(R_{n}\)表示硝化速率，\(k_{n}\)为硝化速率常数，\(S_{NH_{4}}\)为氨氮的浓度，\(X_{A}\)和\(X_{B}\)为影响因子。
在实际的水处理工程中，通常会根据水体中的氨氮浓度和其他因素来确定硝化速率常数和影响因子的数值。通过计算硝化速率，可以对硝化过程的去除效果进行预测和优化。
反硝化过程的去除效率可以通过反硝化速率来进行计算。反硝化速率通常受到有机碳浓度、温度、pH值等因素的影响。反硝化速率的计算公式可以表示为：\[R_{d} = k_{d} \times S_{NO_{3}} \times X_{C} \times X_{D}\]
硝化反硝化系统加碱量如何计算
硝化反硝化系统加碱量如何计算
一、硝化细菌
硝化反应过程：在有氧条件下，氨氮被硝化细菌所氧化成为亚硝酸盐和硝酸盐。他包括两个基本反应步骤：由亚硝酸菌（Nitrosomonas sp）参与将氨氮转化为亚硝酸盐的反应；硝酸菌（Nitrobacter sp）参与的将亚硝酸盐转化为硝酸盐的反应，亚硝酸菌和硝酸菌都是化能自养菌，它们利用CO2、CO32-、HCO3-等做为碳源，通过NH3、NH4+或NO2-的氧化还原反应获得能量。硝化反应过程需要在好氧（Aerobic 或Oxic）条件下进行，并以氧做为电子受体，氮元素做为电子供体。其相应的反应式为：
亚硝化反应方程式：
55NH4++76O2+109HCO3→C5H7O2N﹢54NO2-+57H2O+104H2CO3
硝化反应方程式：
400NO2-+195O2+NH4-+4H2CO3+HCO3-→C5H7O2N+400NO3-+3H2O
硝化过程总反应式：
NH4-+1.83O2+1.98HCO3→0.021C5H7O2N+0.98NO3-+1.04H2O+1.884H2CO3
通过上述反应过程的物料衡算可知，在硝化反应过程中，将1g氨氮氧化为硝酸盐氮需好氧4.57g（其中亚硝化反应需耗氧3.43g，硝化反应耗氧量为1.14g），同时约需耗7.14g重碳酸盐（以CaCO3计）碱度。
在硝化反应过程中，氮元素的转化经历了以下几个过程：氨离子NH4-→羟胺NH2OH→硝酰基NOH→亚硝酸盐NO2-→硝酸盐NO3-。
二、反硝化细菌
反硝化反应过程：在缺氧条件下，利用反硝化菌将亚硝酸盐和硝酸盐还原为氮气而从污水中逸出，从而达到除氮的目的。
硝化反应和反硝化反应
一、硝化反应
在好氧条件下，通过亚硝酸盐菌和硝酸盐菌的作用，将氨氮氧化成亚硝酸盐氮和硝酸盐氮的过程，称为生物硝化作用。
硝化反应包括亚硝化和硝化两个步骤:
NH4++1.5O
2NO
2
-+H
2
O+2H+
NO
2-+0.5O
2
NO
3
-
硝化反应总方程式：
NH
3+1.86O
2
+1.98HCO
3
-0.02C
5
H
7
NO
2
+1.04H
2
O+0.98NO
3
--+1.88H
2
CO
3
若不考虑硝化过程硝化菌的增殖，其反应式可简化为
NH4++2O
2NO
3
-+H
2
O+2H+
从以上反应可知:
1)1gNH
4+-N氧化为NO
3
-需要消耗2*50/14=7.14g碱（以CaCO
3
计)
2)将1gNH
4+-N氧化为NO
2
--N需要3.43gO
2
,氧化1gNO
2
--N需要1.14gO
2
，所以氧
化1gNH
4+-N需要4.57gO
2
。
硝化细菌所需的环境条件主要包括以下几方面：
a.DO：DO应保持在2-3mg/L。当溶解氧的浓度低于0.5mg/L时，硝化反应过程
将受到限制。
b.PH和碱度：PH7.0-8.0，其中亚硝化菌6.0-7.5，硝化菌7.0-8.5。最适合
PH为8.0-8.4。碱度维持在70mg/L以上。碱度不够时，应补充碱
c.温度：亚硝酸菌最佳生长温度为35℃，硝酸菌的最佳生长温度为35～42℃。
15℃以下时，硝化反应速度急剧下降；5℃时完全停止。
d.污泥龄：硝化菌的增殖速度很小，其最大比生长速率为0.3～0.5d-1(温度
20℃，pH8.0～8.4)。为了维持池内一定量的硝化菌群，污泥停留时间必须大于硝化菌的最小世代时间。对于实际应用中，活性污泥法脱氮，污泥龄一般11～23d。
污水处理技术之关于硝化反硝化的碳源、碱度的计算
污水处理技术之关于硝化反硝化的碳源、碱度的计算
一、硝化细菌
硝化反应过程：在有氧条件下，氨氮被硝化细菌所氧化成为亚硝酸盐和硝酸盐。他包括两个基本反应步骤：由亚硝酸菌（N i t r o s o m o n a s s p）参与将氨氮转化为亚硝酸盐的反应；硝酸菌（N i t ro b a c t e r s p）参与的将亚硝酸盐转化为硝酸盐的反应，亚硝酸菌和硝酸菌都是化能自养菌，它们利用C O2、C O32-、H C O3-等做为碳源，通过N H3、N H4+、或N O2-的氧化还原反应获得能量。硝化反应过程需要在好氧（A e ro bi c或O x i c）条件下进行，并以氧做为电子受体，氮元素做为电子供体。其相应的反应式为：
亚硝化反应方程式：
55N H4++76O2+109H C O3→C5H7O2N﹢54N O2-+57H2O+104H2C O3
硝化反应方程式：
400N O2-+195O2+N H4-+4H2C O3+H C O3-→C5H7O2N+400N O3-+3H2O
硝化过程总反应式：
N H4-+1.83O2+1.98H C O3→
0.021C5H7O2N+0.98N O3-+1.04H2O+1.884H2C O3
通过上述反应过程的物料衡算可知，在硝化反应过程中，将1克氨氮氧化为硝酸盐氮需好氧4.57克（其中亚硝化反应需耗氧3.43克，硝化反应耗氧量为1.14克），同时约需耗7.14克重碳酸盐（以C a C O3计）碱度。
在硝化反应过程中，氮元素的转化经历了以下几个过程：氨离子
硝化,反硝化
硝化,反硝化
硝化是指有机化合物分子中引入硝基的反应。硝基可以与有机化合物中的碳原子相连，形成硝基化合物；也可以与氧原子相连，形成硝基酯类化合物；还可以与氮原子相连，形成硝胺等。
反硝化，也称脱氮作用，是指细菌将硝酸盐（NO3−）中的氮（N）通过一系列中间产物（NO2−、NO、N2O）还原为氮气（N2）的生物化学过程。参与这一过程的细菌统称为反硝化菌。
硝化与反硝化
硝化：在好氧条件下，通过亚硝酸盐菌和硝酸盐菌的作用，将氨氮氧化成亚硝酸盐氮和硝酸盐氮的过程，称为生物硝化作用。反应过程如下：
亚硝酸盐菌：
向左转|向右转
接着亚硝酸盐转化为硝酸盐：
向左转|向右转
这两个反应式都是释放能量的过程，氨氮转化为硝态氮并不是去除氮而是减少它的需氧量。上诉两式合起来写成：
向左转|向右转
综合氨氧化和细胞体合成反应方程式如下：
向左转|向右转
上式可知：(1)在硝化过程中，1g氨氮转化为硝酸盐氮时需氧4.57g；(2)硝化过程中释放出H+，将消耗废水中的碱度，每氧化lg氨氮，将消耗碱度(以CaCO3计) 7.lg。
影响硝化过程的主要因素有：
(1)pH值当pH值为8.0～8.4时(20℃)，硝化作用速度最快。由于硝化过程中pH将下降，当废水碱度不足时，即需投加石灰，维持pH值在7.5以上；
(2)温度温度高时，硝化速度快。亚硝酸盐菌的最适宜水温为35℃，在15℃以下其活性急剧降低，故水温以不低于15℃为宜；
(3)污泥停留时间硝化菌的增殖速度很小，其最大比生长速率为＝0.3～
0.5d-1(温度20℃，pH8.0～8.4)。为了维持池内一定量的硝化菌群，污泥停留时间必须大于硝化菌的最小世代时间。在实际运行中，一般应取＞2 ；
(4)溶解氧氧是生物硝化作用中的电子受体，其浓度太低将不利于硝化反应的进行。一般，在活性污泥法曝气池中进行硝化，溶解氧应保持在2～3mg/L以上；
(5)BOD负荷硝化菌是一类自养型菌，而BOD氧化菌是异养型菌。若BOD5负荷过高，会使生长速率较高的异养型菌迅速繁殖，从而佼白养型的硝化菌得不
硝化反硝化的计算
硝化反硝化的计算
硝化和反硝化是地球上氮循环过程中非常重要的环境化学过程。它们在水体中的发生对于氮的转化起着至关重要的作用。本文将详细介绍硝化和反硝化的概念、过程、影响因素以及计算方法等内容。
一、硝化的概念和过程
硝化是指将氨态氮转化为硝态氮的过程，其主要由两个步骤组成：氨氧化和亚硝化。氨氧化是将氨氧化酶催化下的氨氧化为亚硝酸，而亚硝化是将亚硝酸氧化为硝酸。
氨氧化反应：NH3+1.5O2->NO2-+2H++H2O
亚硝化反应：NO2-+0.5O2->NO3-
硝化过程通常由两种微生物完成，一类是氨氧化菌（ammonia-oxidizing bacteria，AOB），主要属于参考亚科（Nitrosomonas）和挥发亚科（Nitrosococcus）。另一类是亚硝氧化细菌（nitrite-oxidizing bacteria，NOB），主要属于参考亚科（Nitrobacter）和过氧化氢亚科（Nitrospira）。
二、反硝化的概念和过程
反硝化是指将硝态氮还原为氮气的过程，其主要由硝酸还原酶（nitrate reductase）催化。反硝化过程是一系列有氧和无氧反应的复合过程，通常包括硝酸还原、亚硝酸还原和氮氧合。
硝酸还原反应：NO3-->NO2-->NO->N2O->N2
亚硝酸还原反应：NO2-->NO->N2O->N2
主要参与反硝化反应的微生物是反硝化细菌（denitrifying bacteria），它们能在无氧或微氧条件下利用硝酸盐、亚硝酸盐和有机碳
硝化反硝化系统加碱量如何计算
硝化反硝化系统加碱量如何计算
一、硝化细菌
硝化反应过程：在有氧条件下，氨氮被硝化细菌所氧化成为亚硝酸盐和硝酸盐。他包括两个基本反应步骤：由亚硝酸菌（Nitrosomonas sp）参与将氨氮转化为亚硝酸盐的反应；硝酸菌（Nitrobacter sp）参与的将亚硝酸盐转化为硝酸盐的反应，亚硝酸菌和硝酸菌都是化能自养菌，它们利用CO2、CO32-、HCO3-等做为碳源，通过NH3、NH4+或NO2-的氧化还原反应获得能量。硝化反应过程需要在好氧（Aerobic 或Oxic）条件下进行，并以氧做为电子受体，氮元素做为电子供体。其相应的反应式为：
亚硝化反应方程式：
55NH4++76O2+109HCO3→C5H7O2N﹢54NO2-+57H2O+104H2CO3
硝化反应方程式：
400NO2-+195O2+NH4-+4H2CO3+HCO3-→C5H7O2N+400NO3-+3H2O
硝化过程总反应式：
NH4-+1.83O2+1.98HCO3→0.021C5H7O2N+0.98NO3-+1.04H2O+1.884H2CO3
通过上述反应过程的物料衡算可知，在硝化反应过程中，将1g氨氮氧化为硝酸盐氮需好氧4.57g（其中亚硝化反应需耗氧3.43g，硝化反应耗氧量为1.14g），同时约需耗7.14g重碳酸盐（以CaCO3计）碱度。
在硝化反应过程中，氮元素的转化经历了以下几个过程：氨离子NH4-→羟胺NH2OH→硝酰基NOH→亚硝酸盐NO2-→硝酸盐NO3-。
二、反硝化细菌
反硝化反应过程：在缺氧条件下，利用反硝化菌将亚硝酸盐和硝酸盐还原为氮气而从污水中逸出，从而达到除氮的目的。
污水深度处理硝化和反硝化
污水深度处理的硝化与反硝化
一。硝化
(1) 微生物：自营养型亚硝酸菌(Nitrosmohas)
自营养型硝酸菌（Nitrobacter）
(2) 反应：城市污水中的氮化物主要是NH3,硝化菌的作用是将NH3—N氧化为NO3—N
NH+4+1.5O2———NO2+H2O+H+－ΔE
亚硝酸菌ΔE=278.42kJ
NO2+0.5O2———NO-3－ΔE
硝酸菌ΔE=278.42kJ
NH+4+2.0O2——— NO-3+H2+2H+－ΔE
硝酸菌ΔE=351kJ
研究表明,硝化反应速率主要取决于氨氮转化为亚硝酸盐的反应速率。
硝酸菌的细胞组织表示为C5H7NO2
55NH+4+76O2+109HCO-3———C5H7NO2+54NO-2+57H2O+104H2Co3
亚硝酸菌
400 NO2+ NH+4+4 H2Co3+ HCO-3+195 O2——— C5H7NO2+3 H2O+400 NO-3
硝酸菌
NH+4+1.86 O2+1.98HCO-3——— 0.02C5H7NO2+1.04H2O+0.98 NO-3+1.88H2Co3硝酸菌
(3) 保证硝化反应正常进行的必要条件：
pH 8~9
水温亚硝酸菌反应最佳温度t=35 0C t>15 0C
DO 2 ~ 3 mg / L > 1.0 mg / L
硝化1克NH3—N：消耗4。57克O2
消耗7。14克碱度（擦C a Co3计）
生成0。17克硝酸菌细胞
(4) 亚硝酸菌的增殖速度 t=25O C
活性污泥中
µ(Nitrosmohas)=0.18e 0.116(T-15) day –1
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分段进水A/O脱氮工艺反硝化速率的测定
王卿卿1，王社平1、2，惠灵灵1，金尚勇1
（1 西安建筑科技大学环境与市政工程学院，陕西西安，710055；
2. 西安市市政设计研究院，陕西西安，710068）
摘要: 采用间歇式反应器对分段进水A/O脱氮工艺中试装置中活性污泥的反硝化速率进行了测定，结果表明：反硝化过程存在三个速率明显不同的阶段，且随着反应时间的延长，反硝化速率逐渐降低。根据实验结果提出了城市污水厂缺氧选择池和生化反应池缺氧区设计计算时反硝化速率、水力停留时间的参考值。
关键词：城市污水；反硝化速率；分段进水A/O脱氮工艺
The Determination of Denitrification Rate of Step-feed A/O
Nitrogen Removal Process
Wang Qingqing1, Wang Sheping1,2, Hui Lingling1,Jin Shangyong1
(1.School of Environmental and municipal Engineering,Xi,an University of Architecture & Technology , Shanxi Xi,an ,710055
2. Xi,an Municipal Engineering Design and Research Institution , Shanxi
Xi,an ,710068)
Abstract: The denitrification rate is determined in batch reactor, the results indicated that there are three obvious different denitrification rates stages in the denitrification process, and with the reaction time prolonging, the denitrification rate declined gradually. According to the experimental results, the reference value of the denitrification rate and hydraulic retention time (HRT) are suggested, which is used in designing and calculating the anoxic selecting tank and the bio-reactor anoxic zone of the municipal wastewater treatment plant (MWTP) .
Key Words: municipal wastewater, the specific denitrification rate, Step-feed Nitrogen Removal Process.
反硝化速率的测定对于城市污水处理厂生化反应池缺氧区及缺氧选择池的设计具有十分重要的意义。利用测定的反硝化速率，可更加合理的确定生物反应池的水力停留时间，使其既
能满足反硝化反应的充分进行，又不至于停留时间过长，池容过大，增加构筑物的投资。由于反硝化反应是由异养型厌氧微生物完成的生物化学过程，在缺氧（不存在分子态溶解氧）条件下，利用硝酸盐中的氧作为电子受体，有机物作为碳源及电子供体，由反硝化菌将NO2-N和NO3-N还原成气态氮（N2）或N2O、NO。生物反硝化过程可以用式（1）和式（2）表示[1]：
NO2- + 3H(电子供体有机物) →1/2N2 + H2O + OH-（1）
NO3- + 5H(电子供体有机物) →1/2N2 + H2O + OH-（2）
因此，通过测定混合液中起始的NO3‾-N浓度，并间隔一定时间段测定混合液中NO3‾-N 的浓度，根据测定结果即可得到NO3‾-N浓度随时间的变化曲线，利用曲线的斜率r和测定的混合液MLVSS值，由式即可求得反硝化速率（mgNO3‾-N/gMLVSS·h）[2]。
试验结合分段进水A/O脱氮工艺中试研究，以实际城市污水处理厂进水为试验用水，测定了分段进水A/O脱氮工艺中试装置中活性污泥的反硝化速率。其结果可作为城市污水厂生化反应池缺氧区和缺氧选择池设计时参考。
1试验装置与方法
1.1试验装置
测定活性污泥反硝化速率的试验装置采用间歇式反应器，如图1所示。试验装置为有机玻璃制成，直径D=15 cm，高H= 25 cm，有效容积V= 4200 cm3。
①磁力搅拌器②排气管③氮气通气管④取样口⑤pH/T测量仪
⑥玻璃电极⑦温度计探头⑧磁子⑨反应器
图1 活性污泥反硝化速率测定装置
1.2测定方法
在分段进水A/O脱氮工艺中试装置第一级缺氧区中取1L活性污泥混合液，静沉30min后，排出上清液。向间歇式反应器（如图1所示）内通入氮气，将反应器内的空气排出，然后用漏斗将静沉后的活性污泥和经过滤后的原污水先后加入间歇式反应器中，使反应器内的混合液容积达到4000 cm3，同时，加入一定量的硝酸钾（KNO3）和0.5mlATU丙烯基硫脲（Allylthiourea，简称ATU，可以抑制亚硝化细菌的活性，从而抑制活性污泥的硝化反应）[3]，使混合液中硝酸盐的起始浓度控制在25～45mg/L之间。再次向反应器中通入氮气，以隔绝空气中的氧气，消除耗氧反应对反硝化作用的影响，并采用磁力搅拌器搅拌，使活性污泥混合液和原水充分混合。然后开始计时并取第一个水样，随后间隔4、8、12、16、
20、25、30、35、40、50、60、70、80、100、120、140、160、180、200、220、240、260min……取样，将取出的混合液过滤后测定其NO3‾-N的浓度值。试验结束时，测定混合液中MLVSS值。根据不同时刻测定的NO3‾-N浓度值，绘制NO3‾-N浓度随时间的变化曲线图，通过计算曲线的斜率r，即可求得反硝化速率（mgNO3‾-N/gMLVSS·h）。
1.3分析方法
硝氮浓度（NO3‾-N）：采用紫外分光光度法测定；pH：采用玻璃电极法测定；MLVSS：采用重量法测定；化学需氧量（COD）：采用重铬酸钾标准法测定。
2实验结果与分析
2.1活性污泥反硝化速率的测定结果
试验期间，测定了分段进水A/O脱氮中试装置第一级缺氧区活性污泥的反硝化速率，其结果如图2所示，反硝化速率值如表1所示。
图2 活性污泥反硝化速率曲线图
表1 活性污泥反硝化速率测定结果
2.2结果分析
由图2可以看出，反硝化过程中存在三个明显不同速率变化阶段，且随着反应时间的延长，反硝化速率逐渐降低。第一阶段反硝化速率最大，混合液中NO3‾-N浓度下降最快，试验期间得到的最大反硝化速率值为13.09~20.20mgNO3‾-N/gMLVSS·h，测定第一阶段反硝化过程反应时间变化较大，在12~30 min之间，这主要是受实际污水厂进水水质变化的影响。在此阶段反硝化菌优先利用污水中易生物降解的可溶性有机物作为碳源进行反硝化