硝化与反硝化
硝化反硝化作用原理
硝化反硝化作用原理硝化反硝化作用是指在自然界中，氮的硝化和反硝化过程。
硝化是指氨或有机氮化合物被氧化成硝酸盐的过程，而反硝化则是指硝酸盐还原成氮气的过程。
这两种过程对于氮的循环和生物圈的平衡具有重要意义。
首先，我们来看硝化作用的原理。
硝化作用是由一些特定的微生物来完成的，这些微生物包括硝化细菌和厌氧氨氧化细菌。
硝化细菌能够将氨氧化成亚硝酸盐，然后再将亚硝酸盐氧化成硝酸盐。
而厌氧氨氧化细菌则能够直接将氨氧化成硝酸盐。
这些微生物通过氧化还原反应，将氨氧化成硝酸盐，从而完成硝化作用。
在硝化作用中，硝酸盐是氮的氧化形式，它在土壤中可以被植物吸收利用，也可以通过反硝化作用还原成氮气，释放到大气中。
硝化作用是氮循环中的一个重要环节，它能够将有机氮化合物转化成植物可利用的无机氮盐，从而促进植物的生长和生态系统的平衡。
接着，我们来看反硝化作用的原理。
反硝化作用是由一些厌氧细菌来完成的，这些细菌能够利用硝酸盐作为电子受体，将其还原成氮气。
在缺氧的环境中，这些细菌能够利用硝酸盐来进行呼吸作用，从而释放出氮气。
这种过程对于维持土壤和水体中的氮平衡具有重要意义。
总的来说，硝化反硝化作用是氮循环中的重要环节，它们能够促进植物的生长，维持生态系统的平衡，并且对大气中的氮气含量具有调节作用。
通过了解硝化反硝化作用的原理，我们能够更好地理解氮循环的过程，从而更好地保护环境、促进农业生产和维护生态平衡。
综上所述，硝化反硝化作用是氮循环中不可或缺的环节，它们通过微生物的作用，将有机氮化合物转化成植物可利用的无机氮盐，维持了生态系统的平衡。
同时，反硝化作用又能够将硝酸盐还原成氮气，从而调节大气中的氮气含量。
通过深入了解硝化反硝化作用的原理，我们能够更好地保护环境、促进农业生产和维护生态平衡。
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：NH4++ 3/2 O2→ NO2-+ 2H++ H2O - △E △E=278.42KJ接着亚硝酸盐转化为硝酸盐：NO2-+ 1/2 O2→ 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++ 2 O2→ 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+0.98NO3-+1.04H2O+1.88H2CO3上式可知：在硝化过程中，1g 氨氮 NH4+-N 氧化为转化为 NO2--N 需 3.43gO2，氧化1gNO2--N 需要 1.14gO2,所以氧化 1gNH4+-N 需要 4.57gO2；硝化过程中释放出H+，将消耗废水中的碱度，每 lg 氨氮 NH4+-N 氧化为 NO3-，将消耗碱度2*50/14=7.l4g(以 CaCO3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；5℃时完全停止。
(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。
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 4H2CO32.硝化反应方程式： 400NO2-+195O2+NH4++4H2CO3+HCO3-→C5H7O2N+400NO3- +3H2O3.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-。
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无水中逸出，从而达到除氮的目的。
硝化与反硝化去除氨氮的原理
硝化与反硝化去除氨氮操作
一、硝化与反硝化的作用机理：
1、硝化细菌包括亚硝化菌和硝化菌，亚硝化菌将废水中的NH3转化为亚硝酸盐，硝化菌将亚硝酸盐转化为硝酸盐，称为硝化作用。
硝化作用必须通过这两类菌的共同作用才能完成。
2、反硝化菌将硝酸盐转化为N2、NO、N2O，称为反硝化作用。
3、硝化细菌必须在好氧条件下作用。
4、反硝化菌必须在无氧或缺氧的条件下进行。
二、作用方程式：
硝化反应：
2NH3＋3O2――（亚硝化菌）――2HNO2＋2H2O＋能量（氨的氧化）
2HNO2＋O2――（硝化菌）――2HNO3＋能量（亚硝酸的氧化）反硝化反应：
NO3— +CH3OH ——N2 + CO2+H2O+ OH—（以甲醇作为C源）
三、操作：
1、将购买的硝化菌投加到曝气池5、6#，亚硝化菌投加到曝气池1、
2、
3、4#，反硝化菌投加到厌氧池。
2、控制指标：
生物硝化
①PH值：控制在7.5—8.4
②温度：25—30℃
③溶氧：2—4mg/L
④污泥停留时间：必须大于硝化菌的最小世代时间，一般应大
于2小时
生物反硝化：
①PH值：控制在7.0—8.0
②温度：25—30℃
③溶氧：0.5mg/L
④有机碳源：BOD5/TN＞（3—5）过低需补加碳源。
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++1.5O2NO2-+H2O+2H+NO2-+0.5O2NO3-硝化反应总方程式：NH3+1.86O2+1.98HCO3-0.02C5H7NO2+1.04H2O+0.98NO3--+1.88H2CO3若不考虑硝化过程硝化菌的增殖，其反应式可简化为NH4++2O2NO3-+H2O+2H+从以上反应可知:1)1gNH4+-N氧化为NO3-需要消耗2*50/14=7.14g碱（以CaCO3计)2)将1gNH4+-N氧化为NO2--N需要3.43gO2,氧化1gNO2--N需要1.14gO2，所以氧化1gNH4+-N需要4.57gO2。
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。
e.污泥负荷：负荷不应过高，负荷宜0.05-0.15kgBOD/(kgMLSS·d)。
因为硝化菌是自养菌，有机物浓度高，将使异养菌成为优势菌种。
总氮负荷应≤0.35kgTN/(m3硝化段·d)，当负荷>0.43kg/(m3硝化段·d)时，硝化效率急剧下降。
硝化和反硝化
硝化作用nitrification硝化细菌将氨氧化为硝酸的过程。
19世纪以前，人们把硝酸盐看作是化学作用的产物，即空气中的氧和氨经土壤催化形成。
1862年L.巴斯德首先指出硝酸盐的形成可能是微生物作用的结果。
1877年，德国化学家T.施勒辛和A.明茨用消毒土壤的办法，证实了氨被氧化为硝酸的确是生物学过程。
1891年，С.Н.维诺格拉茨基用无机盐培养基成功地获得了硝化细菌的纯培养，最终证实了硝化作用是由两群化能自养细菌进行的。
先是亚硝化单胞菌将铵氧化为亚硝酸；然后硝化杆菌再将亚硝酸氧化为硝酸。
这两群细菌统称硝化细菌。
其作用过程如下：硝化细菌从铵或亚硝酸的氧化过程中获得能量用以固定二氧化碳，但它们利用能量的效率很低，亚硝酸菌只利用自由能的5～14％；硝酸细菌也只利用自由能的5～10％。
因此,它们在同化二氧化碳时，需要氧化大量的无机氮化合物。
土壤中硝化细菌的数量首先受铵盐含量的影响，一般耕地里，每克土中只有几千至几万个。
添加铵盐即可使其数量增至几千万个。
土壤中性偏碱，通气良好，水分为田间持水量的50～70％，温度为10～30℃时，最适宜硝化细菌的生长繁殖，铵盐也能迅速被转化为硝酸盐。
自然界中,除自养硝化细菌外,还有些异养细菌、真菌和放线菌能将铵盐氧化成亚硝酸和硝酸，异养微生物对铵的氧化效率远不如自养细菌高，但其耐酸，并对不良环境的抵抗能力较强，所以在自然界的硝化作用过程中，也起着一定的作用。
亚硝化反应有机化合物分子中的氢被亚硝基(-NO)取代的反应。
用亚硝酸做为亚硝化试剂，被强共轭给电子基团活化的苯环，例如酚、某些酚醚、萘酚、三级芳胺，在亚硝酸作用下，可发生亲电取代的亚硝化反应。
由于亚硝酸很不稳定，所以亚硝化一般采用亚硝酸盐作为亚硝化剂。
在反应中，先将反应物溶于酸(如盐酸、稀硫酸、醋酸)中，再将亚硝酸钠的水溶液逐滴加入到反应物中，使生成的亚硝酸立即与反应物作用。
二级脂肪族胺和二级芳香族胺与亚硝酸反应，生成N-亚硝基二级胺。
硝化与反硝化
硝化与反硝化利用好氧颗粒污泥实现同步硝化反硝化1 生物脱氮与同步硝化反硝化在生物脱氮过程中，废水中的氨氮首先被硝化菌在好氧条件下氧化为NO-X然后NO-X 在缺氧条件下被反硝化菌还原为N2（反硝化）。
硝化和反硝化既可在活性污泥反应器中进行，又可在生物膜反应器中进行，目前应用最多的还是活性污泥法。
硝化菌和反硝化菌处在同一活性污泥中，由于硝化菌的好氧和自养特性与反硝化菌的缺氧和异养特性明显不同，脱氮过程通常需在两个反应器中独立进行（如Bardenpho、UCT双沟式氧化沟工艺等）或在一个反应器中顺次进行（如SBR）。
当混合污泥进入缺氧池（或处于缺氧状态）时，反硝化菌工作，硝化菌处于抑制状态；当混合污泥进入好氧池（或处于好氧状态）时情况则相反。
显然，如果能在同一反应器中使同一污泥中的两类不同性质的菌群（硝化菌和反硝化菌）同时工作，形成同步硝化反硝化（Simultaneous Nitrification Denitrification 简称SND），则活性污泥法的脱氮工艺将更加简化而效能却大为提高。
此外从工程的角度看，硝化和反硝化在两个反应器中独立进行或在同一个反应器中顺次进行时，硝化过程的产碱会导致OH-积累而引起pH 值升高，将影响上述两阶段反应过程的反应速度，这在高氨氮废水脱氮时表现得更为明显。
但对SND工艺而言，反硝化产生的OH-可就地中和硝化产生的H+,减少了pH值的波动，2 实现同步硝化反硝化的途径由于硝化菌的好氧特性，有可能在曝气池中实现SND实际上，很早以前人们就发现了曝气池中氮的非同化损失（其损失量随控制条件的不同约在10%- 20%左右），对SND的研究也主要围绕着氮的损失途径来进行，希望在不影响硝化效果的情况下提高曝气池的脱氮效①利用某些微生物种群在好氧条件下具有反硝化的特性来实现SND研究结果表明，Thiosphaera、Pseadonmonas nautica、Comamonossp等微生物在好氧条件下可利用NOX-N 进行反硝化。
同步硝化反硝化原理
同步硝化反硝化原理
硝化是指将氨氮氧化为亚硝酸盐和硝酸盐的过程，而反硝化是指将亚硝酸盐和硝酸盐还原为氮气气体的过程。
同步硝化反硝化是指同时进行硝化和反硝化的过程。
该过程常应用于废水处理厂等环境中，以去除废水中的氨氮。
在同步硝化反硝化过程中，首先是硝化反应。
硝化反应是由硝化细菌完成的，其中亚硝化细菌将氨氮氧化成亚硝酸盐，然后亚硝化细菌再将亚硝酸盐氧化为硝酸盐。
硝化过程需要较高的氧气供应，因此通常在好氧条件下进行。
接下来是反硝化反应。
反硝化反应是由反硝化细菌完成的，其中反硝化细菌将硝酸盐和亚硝酸盐还原为氮气气体。
反硝化过程是在缺氧条件下进行的，因此需要提供适量的碳源，并控制氧含量较低。
在同步硝化反硝化过程中，硝化和反硝化两种反应是同时进行的。
这种同步操作使得废水中的氨氮能够被迅速转化为氮气气体，从而实现废水的脱氮。
同步硝化反硝化技术具有高效、省能、无需药剂等优点，因此在废水处理领域得到广泛应用。
硝化与反硝化去除氨氮的原理
硝化与反硝化去除氨氮的原理硝化与反硝化是水处理领域中常用的一种氨氮去除方法。
硝化是指将水中的氨氮转化为硝态氮化合物（主要是亚硝酸盐和硝酸盐），而反硝化是指将水中的硝态氮还原为氨氮，从而达到去除氨氮的目的。
下面将分别介绍硝化和反硝化去除氨氮的原理。
硝化是由一种特殊的微生物完成的，这种微生物被称为硝化细菌。
硝化细菌主要有两类，一类是氧化亚硝酸细菌（Nitrosomonas），负责将氨氮氧化成亚硝酸；另一类是氧化硝酸细菌（Nitrobacter），负责将亚硝酸氧化成硝酸。
硝化过程主要分为两个阶段：亚硝化和硝化。
亚硝化是亚硝酸盐菌将氨氮氧化为亚硝酸的过程，可表示为：NH4+→NO2-。
而硝化是硝酸盐菌将亚硝酸氧化为硝酸的过程，可表示为：NO2-→NO3-。
硝化微生物生长的最适pH范围一般为7.8-8.2，温度范围一般为20-35℃。
在水处理工程中，为了提高硝化细菌的活性，通常会提高水体中的DO（溶解氧）浓度，同时增加氨氮与亚硝酸之间的接触时间。
反硝化是由一种特殊的微生物完成的，这种微生物被称为反硝化细菌。
反硝化细菌的主要特点是能够利用氧化亚硝酸作为电子受体，将硝酸氮还原为氨氮，并释放出氧气或一氧化氮等气体。
反硝化细菌的代表是假单胞菌（Pseudomonas），它具有较强的还原硝酸能力。
反硝化过程一般可表示为：NO3- → NO2- → NO → N2O →N2反硝化细菌的生长最适pH范围一般为6.5-7.5，温度范围一般为25-30℃。
和硝化一样，为了提高反硝化细菌的活性，通常也需要提高水体中的DO浓度。
三、硝化与反硝化联合去除氨氮的工艺流程硝反工艺的流程一般为：先将水体中的氨氮通过硝化转化为硝酸，然后利用反硝化细菌将硝酸还原为氨氮。
硝反工艺通常包括硝化反硝化生物过滤法、硝化反硝化活性污泥法等。
其中，硝化反硝化生物过滤法是一种较常用的工艺，具有处理效果好、工艺简单、运行稳定等优点。
在硝反工艺中，硝化细菌与反硝化细菌共同生长，不仅可以去除氨氮，还可以去除有机物等其他污染物，从而对水体进行全面的处理。
硝化与反硝化去除氨氮的原理
硝化与反硝化去除氨氮操作
一、硝化与反硝化的作用机理：
1、硝化细菌包括亚硝化菌和硝化菌,亚硝化菌将废水中的NH3转化为亚硝酸盐,硝化菌将亚硝酸盐转化为硝酸盐,称为硝化作用;硝化作用必须通过这两类菌的共同作用才能完成;
2、反硝化菌将硝酸盐转化为N2、NO、N2O,称为反硝化作用;
3、硝化细菌必须在好氧条件下作用;
4、反硝化菌必须在无氧或缺氧的条件下进行;
二、作用方程式：
硝化反应：
2NH3＋3O2――亚硝化菌――2HNO2＋2H2O＋能量氨的氧化
2HNO2＋O2――硝化菌――2HNO3＋能量亚硝酸的氧化
反硝化反应：
NO3— +CH3OH —— N2 + CO2+H2O+ OH—以甲醇作为C源
三、操作：
1、将购买的硝化菌投加到曝气池5、6,亚硝化菌投加到曝气池1、
2、3、4,反硝化菌投加到厌氧池;
2、控制指标：
生物硝化
①PH值：控制在—
②温度：25—30℃
③溶氧：2—4mg/L
④污泥停留时间：必须大于硝化菌的最小世代时间,一般应大于2
小时
生物反硝化：
①PH值：控制在—
②温度：25—30℃
③溶氧：L
④有机碳源：BOD5/TN＞3—5过低需补加碳源。
硝化与反硝化去除氨氮的原理
硝化与反硝化去除氨氮操作一、硝化与反硝化的作用机理：1、硝化细菌包括亚硝化菌和硝化菌，亚硝化菌将废水中的NH3转化为亚硝酸盐，硝化菌将亚硝酸盐转化为硝酸盐，称为硝化作用。
硝化作用必须通过这两类菌的共同作用才能完成。
2、反硝化菌将硝酸盐转化为N2、NO、N2O，称为反硝化作用。
3、硝化细菌必须在好氧条件下作用。
4、反硝化菌必须在无氧或缺氧的条件下进行。
二、作用方程式：硝化反应：2NH3＋3O2――（亚硝化菌）――2HNO2＋2H2O＋能量（氨的氧化）2HNO2＋O2――（硝化菌）――2HNO3＋能量（亚硝酸的氧化）反硝化反应：NO3— +CH3OH ——N2 + CO2+H2O+ OH—（以甲醇作为C源）三、操作：1、将购买的硝化菌投加到曝气池5、6#，亚硝化菌投加到曝气池1、2、3、4#，反硝化菌投加到厌氧池。
2、控制指标：生物硝化①PH值：控制在—②温度：25—30℃③溶氧：2—4mg/L④污泥停留时间：必须大于硝化菌的最小世代时间，一般应大于2小时生物反硝化：①PH值：控制在—②温度：25—30℃③溶氧：L⑤机碳源：BOD5/TN＞（3—5）过低需补加碳源生物脱氮机理污水生物脱氮的基本原理就是在将有机氮转化为氨态氮的基础上，先利用好氧段经硝化作用，由硝化细菌和亚硝化细菌的协同作用，将氨氮通过硝化作用转化为亚硝态氮、硝态氮，即，将转化为和。
在缺氧条件下通过反硝化作用将硝氮转化为氮气，即，将（经反亚硝化）和（经反硝化）还原为氮气，溢出水面释放到大气，参与自然界氮的循环。
水中含氮物质大量减少，降低出水的潜在危险性，达到从废水中脱氮的目的。
○1硝化——短程硝化：硝化——全程硝化（亚硝化+硝化）：○2反硝化——反硝化脱氮：反硝化——厌氧氨氧化脱氮：反硝化——厌氧氨反硫化脱氮：废水中氮的去除还包括靠微生物的同化作用将氮转化为细胞原生质成分。
主要过程如下：氨化作用是有机氮在氨化菌的作用下转化为氨氮。
硝化作用是在硝化菌的作用下进一步转化为硝酸盐氮。
污水处理干货：硝化-反硝化工艺
污水处理干货：硝化-反硝化工艺随着环保政策的日趋严格，对氮磷的严格要求日益突出，我们如果依旧以去除有机物的思路设计污水处理站，将导致污水处理站难以挖掘生化工艺的潜力，总氮去除效率跟不上，导致后期的重复建设，同时没能充分利用原有污水处理站的有机物营养，而致使投资运行成本提高。
掌握更深度的污水处理知识，对提升环保技能水平、降低投资与运行成本至关重要。
一、硝化与反硝化基础知识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。
1、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（8-36h）NH4++3/2O2→NO2-+2H++H2O-△E E=278。
42KJ第二步亚硝酸盐转化为硝酸盐：酸盐菌（12-59h）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=351KJNH4++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。
（3）水中BOD不宜过高，20mg/L以下，否则会使增值速率较大的异氧细菌迅速增殖，使自养型的硝化细菌受到排挤，难以形成优势菌种，使硝化反应难以进行。
（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。
硝化反硝化作用原理
硝化反硝化作用原理
硝化反硝化作用是指在自然环境中，进一步氨化产生硝酸盐的过程，以及反向还原硝酸盐为氮气的过程。
硝化是指氨氧化菌（具体指尼特菌、硝化杆菌和可硝化性箭虫）利用氧气氧化氨为亚硝酸盐的过程。
在此过程中，氨通过氨氧化酶被氧气氧化为亚硝酸，同时释放出能量。
亚硝酸可以进一步被细菌氧化成硝酸盐，这个过程称为亚硝酸氧化。
硝化反应在土壤和水体中起着重要的环境作用，使氮从易于流失的氨态氮转化为不易流失的硝态氮，起到一定的持肥作用。
反硝化是指反硝化细菌（具体指脱氧硝化细菌和反硝化杆菌）利用有机物质作为电子供体，将硝酸盐还原为氮气，释放出能量的过程。
在此过程中，硝酸盐首先被细菌还原为亚硝酸，然后进一步还原为一氧化氮、二氧化氮和氮气。
反硝化是氮的汇总过程，将硝态氮氧化为氮气释放到大气中，有效减少水体和土壤中的硝酸盐含量，对维持氮的平衡起着重要的作用。
总结起来，硝化反硝化作用是一种复杂的细菌或其他微生物参与的过程，通过氧化和还原反应将氨转化为硝酸盐，然后再将硝酸盐还原为氮气，从而维持氮循环的平衡。
硝化反应和反硝化反应原理
硝化反应和反硝化反应原理
硝化反应是向有机物分子中引入硝基的反应过程。
脂肪族化合物硝化时有氧化-断键副反应，工业上很少采用。
硝基甲烷、硝基乙烷、1-和2-硝基丙烷四种硝基烷烃气相法生产过程，是30年代美国商品溶剂公司开发的。
迄今该法仍是制取硝基烷烃的主要工业方法。
此外，硝化也泛指氮的氧化物的形成过程。
反硝化，也称脱氮作用，是指细菌将硝酸盐中的氮通过一系列中间产物还原为氮气的生物化学过程。
参与这一过程的细菌统称为反硝化菌。
反硝化菌在无氧条件下，通过将硝酸盐作为电子受体完成呼吸作用（respiration）以获得能量。
这一过程是硝酸盐呼吸（nitraterespiration）的两种途径之一，另一种途径是是硝酸异化还原成铵盐（DNRA）。
硝化主要方法
硝化过程在液相中进行，通常采用釜式反应器。
根据硝化剂和介质的不同，可采用搪瓷釜、钢釜、铸铁釜或不锈钢釜。
用混酸硝化时为了尽快地移去反应热以保持适宜的反应温度,除利用夹套冷却外,还在釜内安装冷却蛇管。
产量小的硝化过程大多采用间歇操作。
产量大的硝化过程可连续操作，采用釜式连续硝化反应器或环型连续硝化反应器,实行多台串联完成硝化反应。
环型连续硝化反应器的优点是传热面积大，搅拌良好，生产能力大，副产的多硝基物和硝基酚少。
硝化方法主要有：稀硝酸硝化、浓硝酸硝化、在浓硫酸中用硝酸硝化、在有机溶剂中用硝酸硝化和非均相混酸硝化等。
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++1.5O2 NO2-+H2O+2H+NO2-+0.5O2NO3-硝化反应总方程式：NH3+1.86O2+1.98HCO3- 0.02C5H7NO2+1.04H2O+0.98NO3--+1.88H2CO3若不考虑硝化过程硝化菌的增殖，其反应式可简化为NH4++2O2 NO3-+H2O+2H+从以上反应可知:1)1gNH4+-N氧化为NO3- 需要消耗2*50/14=7.14g碱（以CaCO3计)2)将1gNH4+-N氧化为NO2--N需要3.43gO2,氧化1gNO2--N需要1.14gO2，所以氧化1gNH4+-N需要4.57gO2。
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。
e.污泥负荷：负荷不应过高，负荷宜0.05-0.15kgBOD/(kgMLSS·d)。
因为硝化菌是自养菌，有机物浓度高，将使异养菌成为优势菌种。
总氮负荷应≤0.35kgTN/(m3硝化段·d)，当负荷>0.43kg/(m3硝化段·d)时，硝化效率急剧下降。
硝化作用和反硝化作用方程式
硝化作用和反硝化作用方程式硝化作用和反硝化作用是生物地球化学循环中重要的氮循环过程。
氮是生物体中不可或缺的元素，它在大气中占据了七成，但在生物体内的含量却相对较低。
硝化作用和反硝化作用是维持氮的循环平衡的关键过程。
硝化作用是指氨氧化细菌将氨氧化为亚硝酸，再由亚硝酸氧化细菌将亚硝酸氧化为硝酸的过程。
这个过程主要发生在土壤和水体中，涉及到两种细菌：氨氧化细菌和亚硝酸氧化细菌。
氨氧化细菌（Nitrosomonas）是一类能够将氨氧化为亚硝酸的细菌。
它们利用氨氧化酶将氨转化为亚硝酸，反应式如下：NH3 + 1.5O2 → NO2- + H2O + 2H+亚硝酸氧化细菌（Nitrobacter）则进一步将亚硝酸氧化为硝酸，反应式如下：NO2- + 0.5O2 → NO3-硝化作用是一个氧化过程，需要充足的氧气供应。
氨氧化细菌和亚硝酸氧化细菌分别存在于土壤和水体中，它们共同协作完成氨氧化和亚硝酸氧化的反应，将氨转化为硝酸。
反硝化作用是指某些特定的细菌利用硝酸作为电子受体进行呼吸代谢，将硝酸还原为氮气（N2）释放到大气中。
这个过程主要发生在缺氧或微氧的环境中，例如湿地、淤泥等。
反硝化作用的细菌主要是厌氧细菌，它们利用硝酸还原酶将硝酸还原为氮气，反应式如下：2NO3- → N2 + 2NO2-反硝化作用起到了氮气的释放和氮循环的调节作用。
在湿地等缺氧环境中，硝酸是细菌的主要氮源，通过反硝化作用将硝酸还原为氮气，维持了氮的循环平衡。
硝化作用和反硝化作用是氮循环中相互联系的两个过程。
硝化作用将有机氮和无机氮转化为硝酸，提供了植物吸收氮的来源。
而反硝化作用将硝酸还原为氮气，释放到大气中，起到了氮的去除作用。
两者相互配合，维持了氮在生物地球化学循环中的平衡。
总结起来，硝化作用和反硝化作用是氮循环中重要的过程。
硝化作用将氨氧化为亚硝酸，再将亚硝酸氧化为硝酸，提供了植物吸收氮的来源。
反硝化作用则将硝酸还原为氮气，释放到大气中，起到了氮的去除作用。
硝化作用及反硝化作用
硝化作用及反硝化作用
硝化作用（nitrification）氨基酸脱下的氨，在有氧的条件下，经亚硝酸细菌和硝酸细菌的作用转化为硝酸的过程。
氨转化为硝酸的氧化必须有O2参与，通常发生在通气良好的土壤、厩肥、堆肥和活性污泥中。
硝化细菌,先是亚硝化细菌将铵根（NH4+）氧化为亚硝酸根（N02-）；然后硝化细菌再将亚硝酸根氧化为硝酸根（N03-）。
硝化作用所产生的硝酸盐（NO3-），因其自身的负电性而不容易被固定在正离子交换点（主要是腐殖质）多于负离子的土壤中。
反硝化作用，是指在厌氧条件下，微生物将硝酸盐及亚硝酸盐还原为气态氮化物和氮气的过程。
是活性氮以氮气形式返回大气的主要生物过程。
反硝化作用不仅在土壤中进行，还可在江河湖泊和海洋中进行。
发生反硝化作用的条件是：①反硝化微生物；②合适的电子供体，如有机碳化物、还原态硫
化物；③厌氧条件；④氮的氧化物。
土壤中已知能进行反硝化作用的微生物种类有24个属性。
绝大多数反硝化细菌是异养型细菌，亦有少数自养型细菌如反硝化硫杆菌。
影响反硝化作用的因素包括：①氧的供应，当氧的供应受到限制时发生反硝化作用；②碳的供应，如土壤有机质、根分泌物等；③硝酸盐的供应；④pH，在酸性土壤中，反硝化作用受到抑制。
硝化与反硝化去除氨氮的原理
硝化与反硝化去除氨氮操作一、硝化与反硝化的作用机理：1、硝化细菌包括亚硝化菌和硝化菌,亚硝化菌将废水中的NH3转化为亚硝酸盐,硝化菌将亚硝酸盐转化为硝酸盐,称为硝化作用;硝化作用必须通过这两类菌的共同作用才能完成;2、反硝化菌将硝酸盐转化为N2、NO、N2O,称为反硝化作用;3、硝化细菌必须在好氧条件下作用;4、反硝化菌必须在无氧或缺氧的条件下进行;二、作用方程式：硝化反应：2NH3＋3O2――亚硝化菌――2HNO2＋2H2O＋能量氨的氧化2HNO2＋O2――硝化菌――2HNO3＋能量亚硝酸的氧化反硝化反应：NO3— +CH3OH ——N2 + CO2+H2O+ OH—以甲醇作为C源三、操作：1、将购买的硝化菌投加到曝气池5、6,亚硝化菌投加到曝气池1、2、3、4,反硝化菌投加到厌氧池;2、控制指标：生物硝化①PH值：控制在—②温度：25—30℃③溶氧：2—4mg/L④污泥停留时间：必须大于硝化菌的最小世代时间,一般应大于2小时生物反硝化：①PH值：控制在—②温度：25—30℃③溶氧：L⑤机碳源：BOD5/TN＞3—5过低需补加碳源生物脱氮机理污水生物脱氮的基本原理就是在将有机氮转化为氨态氮的基础上,先利用好氧段经硝化作用,由硝化细菌和亚硝化细菌的协同作用,将氨氮通过硝化作用转化为亚硝态氮、硝态氮,即,将转化为和;在缺氧条件下通过反硝化作用将硝氮转化为氮气,即,将经反亚硝化和经反硝化还原为氮气,溢出水面释放到大气,参与自然界氮的循环;水中含氮物质大量减少,降低出水的潜在危险性,达到从废水中脱氮的目的;○1硝化——短程硝化：硝化——全程硝化亚硝化+硝化：○2反硝化——反硝化脱氮：反硝化——厌氧氨氧化脱氮：反硝化——厌氧氨反硫化脱氮：废水中氮的去除还包括靠微生物的同化作用将氮转化为细胞原生质成分;主要过程如下：氨化作用是有机氮在氨化菌的作用下转化为氨氮;硝化作用是在硝化菌的作用下进一步转化为硝酸盐氮;其中亚硝酸菌和硝酸菌为好氧自养菌,以无机碳化合物为碳源,从或的氧化反应中获取能量;其中硝化的最佳温度在纯培养中为25-35℃,在土壤中为30-40℃,最佳pH值偏碱性;反硝化作用是反硝化菌大多数是异养型兼性厌氧菌,DO<L在缺氧的条件下,以硝酸盐氮为电子受体,以有机物为电子供体进行厌氧呼吸,将硝酸盐氮还原为N2或NO2-同时降解有机物;。
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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 ；
(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到优势，结果降低了硝化速率。
所以为要充分进行硝化，BOD5负荷应维持在0.3kg(BOD5)/kg(SS).d以下。
(二) 反硝化
在缺氧条件下，由于兼性脱氮菌(反硝化菌)的作用，将NO2--N和NO3--N还原成N2的过程，称为反硝化。
反硝化过程中的电子供体(氢供体)是各种各样的有机底物(碳源)。
以甲醇作碳源为例，其反应式为：
6NO3-十2CH3OH→6NO2-十2CO2十4H2O
6NO2-十3CH3OH→3N2十3CO2十3H2O十60H-
综合反应式为：
6NO3-+5CH3OH 5CO2+3N2+7H2O+6OH-
由上可见，在生物反硝化过程中，不仅可使NO2--N、NO3--N被还原，而且还可使有机物氧化分解。
影响反硝化的主要因素：
(1)温度温度对反硝化的影响比对其它废水生物处理过程要大些。
一般，以维持20～40℃为宜。
苦在气温过低的冬季，可采取增加污泥停留时间、降低负荷等措施，以保持良好的反硝化效果；
(2)pH值反硝化过程的pH值控制在7.0～8.0；
(3)溶解氧氧对反硝化脱氮有抑制作用。
一般在反硝化反应器内溶解氧应控制在0.5mg/L以下(活性污泥法)或1mg/L以下(生物膜法)；
(4)有机碳源当废水中含足够的有机碳源，BOD5/TKN＞(3～5)时，可无需外加碳源。
当废水所含的碳、氮比低于这个比值时，就需另外投加有机碳。
外加有机碳多采用甲醇。
考虑到甲醇对溶解氧的额外消耗，甲醇投量一般为NO3--N的3倍。
此外，还可利用微生物死亡；自溶后释放出来的那部分有机碳，即"内碳源"，但这要求污泥停留时间长或负荷率低，使微生物处于生长曲线的静止期或衰亡期，因此池容相应增大。