硝化反应和反硝化反应
污水脱氮除磷的原理及其工艺
污水脱氮除磷的原理及其工艺一、污水脱氮原理：污水中的氮主要以无机氮和有机氮两种形式存在，其中无机氮包括氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮，有机氮主要包括蛋白质等有机物。
污水脱氮的主要原理是利用硝化反应和反硝化反应。
硝化反应是将氨氮转化为硝酸盐氮，该过程需利用到氨氧化细菌进行氧化作用，产生的硝酸盐氮可以被水中的反硝化细菌进一步还原为氮气释放到大气中。
这样就实现了对污水中氨氮的脱氮处理。
反硝化反应是将硝酸盐氮还原为氮气。
反硝化作用需要在无氧环境下进行，可通过添加外源电子供体（如甲烷、乙醇等）来提供反硝化细菌进行反硝化作用。
反硝化细菌利用硝酸盐氮作为电子受体进行还原，产生大量的氮气释放到大气中，实现了对污水中硝酸盐氮的脱氮处理。
二、污水除磷原理：污水中的磷主要以无机磷和有机磷两种形式存在，其中无机磷主要包括磷酸盐磷和亚磷酸盐磷，有机磷主要包括有机物中的磷酸酯等。
污水除磷的主要原理是利用化学沉淀法和生物吸附法。
化学沉淀法是通过给污水中添加适量的化学沉淀剂（如氯化铝、聚合氯化铝等）来与磷酸盐磷和亚磷酸盐磷反应生成难溶的沉淀物（如磷酸铝等），从而使磷被固定在沉淀物中，从而实现了对污水中无机磷的除磷处理。
生物吸附法是利用在废水生物处理系统中存在的一些微生物对磷进行吸附作用，这些微生物能将磷从废水中吸附到其细胞表面或胞囊中，从而实现了废水中磷的除磷处理。
三、污水脱氮除磷工艺：污水脱氮除磷工艺主要有一体化生物法、AO法和AB法等多种。
其中，一体化生物法比较常用，其工艺流程为：进水→除砂→调节池→好氧生物反应器（硝化反应）→缺氧生物反应器（反硝化反应）→二沉池（沉淀处理）→出水。
一体化生物法通过将硝化反应和反硝化反应合为一体，利用生物脱氮除磷技术处理污水。
系统中含有好氧区和缺氧区，其中好氧区负责氨氮的硝化反应，缺氧区则利用添加碳源（如甲醇、乙醇等）提供的外源电子供体来进行反硝化反应。
通过控制好氧区和缺氧区的进水比例，可实现对污水中的氮和磷的高效去除。
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。
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 ；(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。
硝化反应与反硝化反应原理
硝化反应与反硝化反应原理
硝化反应和反硝化反应是地球上氮循环中重要的过程。
在硝化反应中，氨被氧化成亚硝酸和硝酸，这些化合物可以被植物吸收并转化为蛋白质。
反硝化反应是硝化反应的相反过程，它发生在有机物分解的缺氧环境中，硝酸和亚硝酸被还原为氮气和氮氧化物，释放出能量。
硝化和反硝化反应的原理是基于微生物的代谢作用，其中参与的微生物包括氨氧化细菌、硝化细菌、反硝化细菌等。
这些微生物将氨、亚硝酸和硝酸等化合物作为能源来源，并将其转化为其他形式的氮化合物，从而使氮在生物圈中循环。
在硝化反应中，氨被氧化成亚硝酸和硝酸，这些产物可以进一步转化为硝酸盐。
反硝化反应则是硝酸盐被还原成氮气和氮氧化物，这些产物被释放到大气中。
硝化和反硝化反应对环境有重要影响。
硝酸盐的过度积累会导致水体富营养化，引起藻类大量繁殖，造成水体缺氧和死亡。
反硝化反应产生的氧化亚氮和氧化氮则会对臭氧层产生负面影响。
因此，科学家们需要深入了解这些过程，以便更好地保护环境。
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污水处理中的硝化与反硝化过程
污水处理厂的硝化与反硝化应用
污水处理厂是硝化与反硝化过程的重要应用场所，通过硝化反应将有机 氮转化为硝酸盐，再通过反硝化反应将硝酸盐转化为氮气，从而达到去 除氮污染物的目的。
硝化反应通常在好氧条件下进行，由硝化细菌将氨氮氧化成硝酸盐；反 硝化反应则在缺氧条件下进行，由反硝化细菌将硝酸盐还原成氮气。
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硝化反应的微生物学基础
硝化细菌是一类好氧性细菌，能够将氨氮氧化成硝酸盐。
硝化细菌主要包括亚硝化Байду номын сангаас菌和硝化细菌两类，分别负责亚硝化和硝化两个阶段 。
硝化反应的影响因素
溶解氧
硝化反应是好氧反应，充足的溶解氧是保证硝化 反应顺利进行的关键。
pH值
硝化细菌适宜的pH值范围为7.5-8.5。
ABCD
温度
硝化细菌对温度较为敏感，适宜的温度范围为 20-30℃。
应对气候变化
资源回收利用
探索污水处理过程中资源的回收利用，如能源、肥 料等，提高污水处理的经济效益和社会效益。
随着气候变化加剧，污水处理系统需应对极 端天气和自然灾害的挑战，保障硝化与反硝 化过程的稳定运行。
国际合作与交流
加强国际合作与交流，引进先进技术与管理 经验，推动硝化与反硝化技术的创新发展。
害。
城市污水处理中的硝化与反硝化应用
城市污水中的氮污染物主要来源于生活污水和部分工业废水，硝化与反硝化过程在 城市污水处理中具有重要作用。
城市污水处理厂通常采用生物反应器进行硝化与反硝化反应，通过合理控制反应条 件，提高脱氮效率。
城市污水处理中的硝化与反硝化应用可以有效降低水体中氮污染物含量，改善城市 水环境质量。
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++ NO2-+H2O+2H+NO2-+ NO3-硝化反应总方程式：NH3++ +++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=碱（以CaCO3计)2)将1gNH4+-N氧化为NO2--N需要,氧化1gNO2--N需要，所以氧化1gNH4+-N需要。
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L时，硝化反应过程将受到限制。
b.PH和碱度：，其中亚硝化菌，硝化菌。
最适合PH为。
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～(温度20℃，～。
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。
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≤(m3硝化段·d)，当负荷>(m3硝化段·d)时，硝化效率急剧下降。
f.C/N: BOD/TKN应<3，比值越小，硝化菌所占比例越大。
g.抑制物浓度：NH4+-N≤200mg/L，NO2--N10-150mg/L，L。
h.ORP:好氧段ORP值一般在+180mV左右。
二、反硝化反应在缺氧条件下，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。
反硝化反应方程式为：NO2-+3H(电子供给体-有机物) N2+H2O+OH-NO3-+5H(电子供给体-有机物) N2+2H2O+OH-由以上反应可知：1)还原1gNO2--N或NO3--N，分别需要有机物(其O/H=16/2=8)3*8/14=和5*8/14=，同时还产生50/14=碱（以CaCO3计）2)如果废水中含有DO，它会使部分有机物用于好氧分解，则完成反硝化反应所需要的有机物总量Cm=[NO3--N]+[NO3--N]+DO反硝化细菌所需的环境条件主要包括以下几方面：a.DO：DO应保持低于L（活性污泥法）或1mg/L（生物膜法）。
AO生化的硝化与反硝化原理及控制参数-汇总重要
A/O生化处理工艺的硝化和反硝化控制（天道酬勤）1、基本原理本系统生化处理段采用缺氧/好氧(A/O)工艺，A/O工艺通常是在常规的好氧活性污泥法处理系统前，增加一段缺氧生物处理过程。
在好氧段，好氧微生物氧化分解污水中的BOD5，同时进行硝化反应，有机氮和氨氮在好氧段转化为硝化氮并回流到缺氧段，其中的反硝化细菌利用氧化态氮和污水中的有机碳进行反硝化反应，使化合态氮变成分子态氮，同时获得同时去碳和脱氮的效果。
这里着重介绍生物脱氮原理。
1) 生物脱氮的基本原理传统的生物脱氮机理认为：脱氮过程一般包括氨化、硝化和反硝化三个过程。
①氨化(Ammonification)：废水中的含氮有机物，在生物处理过程中被好氧或厌氧异养型微生物氧化分解为氨氮的过程；②硝化(Nitrification)：废水中的氨氮在硝化菌（好氧自养型微生物）的作用下被转化为NO2和NO3的过程；③反硝化(Denitrification)：废水中的NO2和NO3在缺氧条件下以及反硝化菌(兼性异养型细菌)的作用下被还原为N2的过程。
在反硝化菌的作用下，少部分亚硝酸及硝酸盐氮同化为有机氮化物，成为菌体，大部分异化为气态（70～75％）。
其中硝化反应分为两步进行：亚硝化和硝化。
2、硝化菌对环境的变化很敏感，它所需要的环境条件主要包括以下几方面：(1)好氧条件，DO≥1mg/l,并保持一定碱度，适宜的PH值为～，当pH值低于时，硝化反应会受到抑制，但是当pH低于一定值后，硝化反应就会被抑制而停止，所以说如果废水pH由高到低，且pH小于时就可以排除硝化反应导致的pH值降低。
(2)有机物含量不宜过高，污泥负荷≤kgMLVSS·d,因为硝化菌是自养菌，有机基质浓度高，将使异氧菌快速增殖而成为优势。
(3)适宜温度20～30℃。
(4)硝化菌在反应器中的停留时间必须大于最小世代时间。
(5)抑制浓度尽可能的低，除重金属外，抑制硝化菌的物质还有高浓度有机基质，高浓度氨氮、NOx-N 以及络合阳离子。
sbr 硝化和反硝化 反应原理
sbr 硝化和反硝化反应原理下载温馨提示：该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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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。
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)。
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N H4-→羟胺N H2O H→硝酰基N O H→亚硝酸盐N O2-→硝酸盐N O3-。
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无水中逸出，从而达到除氮的目的。
反硝化是将硝化反应过程中产生的硝酸盐和亚硝酸盐还原成氮气的过程，反硝化菌是一类化能异养兼性缺氧型微生物。
当有分子态氧存在时，反硝化菌氧化分解有机物，利用分子氧作为最终电子受体，当无分子态氧存在时，反硝化细菌利用硝酸盐和亚硝酸盐中的N3+和N5+做为电子受体，O2-作为受氢体生成水和O H-碱度，有机物则作为碳源提供电子供体提供能量并得到氧化稳定，由此可知反硝化反应须在缺氧条件下进行。
污水深度处理的硝化与反硝化
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—NNH+4+1.5O2———NO2+H2O+H+－ΔE亚硝酸菌ΔE=278.42kJNO2+0.5O2———NO-3－ΔE硝酸菌ΔE=278.42kJNH+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C5H7NO255NH+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 0CDO 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 –1µ(Nitrosmohas)=0.322 day –1（20ＯＣ）纯种培养：µ(Nitrosmohas)=0.41e 0.018(T-15) day -1河水中µ(Nitrosmohas)=0.79e 0.069(T-15) day -1一般它营养型细菌的比增长速度µ =1。
硝化反应与反硝化反应原理
硝化反应与反硝化反应原理硝化反应与反硝化反应是生态系统中氮循环的重要环节。
硝化反应是指将氨和铵离子转化为亚硝酸和硝酸盐的化学反应。
而反硝化反应则是将硝酸盐还原为气体态的氮，释放到大气中的化学反应。
这两种反应是氮循环在生态系统中不可或缺的环节。
硝化反应是由硝化细菌完成的。
首先，氨通过生物膜才可以进入到硝化细菌的细胞内。
目前已知的硝化细菌有两种：硝化氨氧化细菌和硝化亚硝酸氧化细菌。
前者将氨（NH3）氧化为亚硝酸（NO2-）；后者将亚硝酸进一步氧化为硝酸盐（NO3-），这个过程是通过一种叫硝化酶的酶来完成的。
硝化反应在土壤和水田都会发生。
在农业生产中，土壤中增加化肥的使用，硝化反应对土壤肥力有着很大的影响。
因为硝酸盐在土壤中很容易被淋走，这会导致土壤中的氮元素流失。
此外，硝酸盐还会被植物吸收，但过多的吸收会导致植物生长，从而影响农作物的产量和质量。
反硝化反应是一个与生态系统中的微生物有关的过程，由一组还原细菌完成。
在气体态的氮缺乏的条件下，通过还原硝酸盐来释放氮气。
这种反应通常在水中或土壤中发生，微生物通过吸收和代谢硝酸盐、亚硝酸盐等物质来获得自主产生的能量，同时还可以还原硝酸盐为氮气，并释放到环境中。
反硝化反应在生态系统中，起到了重要的作用，它可以释放出大量的氮气，在一定程度上可以改善水体的气体浓度，使水体的呼吸更加顺畅。
同时，这个过程也会为氮的循环提供必要的不同形态的氮营养素。
综上所述，硝化反应与反硝化反应是生态系统中的重要过程。
硝化反应将氨或铵离子转化为亚硝酸和硝酸盐，反硝化反应则释放出大量的氮气。
它们促进了生态系统中氮循环的进行和维持生态平衡的重要作用。
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。
污水深度处理的硝化与反硝化
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-NNH+4+1.5O2—-—NO2+H2O+H+－ΔE亚硝酸菌ΔE=278。
42kJNO2+0。
5O2———NO—3－ΔE硝酸菌ΔE=278.42kJNH+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C5H7NO255NH+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 0CDO 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 –1µ（Nitrosmohas)=0。
322 day –1（20ＯＣ）纯种培养：µ（Nitrosmohas）=0.41e 0。
018(T-15) day -1河水中µ(Nitrosmohas）=0.79e 0。
069(T-15） day —1一般它营养型细菌的比增长速度µ =1。
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。
污水处理—硝化与反硝化
污水处理—硝化与反硝化反硝化反应过程：在缺氧条件下，硝酸盐被反硝化细菌还原成为氮气和氧气。
反硝化细菌利用硝酸盐作为电子受体，有机物或者无机物作为电子供体，从而获得能量。
反硝化反应过程需要在缺氧（n）条件下进行，其相应的反应式为：1.反硝化反应方程式：C5H7O2N+5H2O+4NO3-→5NO2-+CO2+7H2O2.反硝化过程总反应式：C5H7O2N+2.5NO3-+3.5H2O→0.5N2+CO2+5H2O通过上述反应过程的物料衡算可知，在反硝化反应过程中，将1克硝酸盐氮还原为氮气需缺氧2.86克，同时产生0.57克有机物或无机物作为电子供体。
在反硝化反应过程中，氮元素的转化经历了以下几个过程：硝酸盐NO3-→亚硝酸盐NO2-→一氧化氮NO→氮气N2.三、硝化反硝化反应过程硝化反硝化反应过程：硝化反应和反硝化反应是一个连续的过程，需要在好氧条件下进行硝化反应，然后在缺氧条件下进行反硝化反应。
硝化反应将氨氮转化为硝酸盐氮，反硝化反应将硝酸盐氮还原为氮气。
硝化反硝化反应过程是一种高效的污水微生物脱氮方法，可以有效地去除污水中的氮元素。
四、污水硝化反硝化脱氮处理技术的应用污水硝化反硝化脱氮处理技术是一种成熟的污水处理方法，已经被广泛应用于城市污水处理厂和工业污水处理厂中。
该技术可以有效地去除污水中的氮元素，降低氮污染物排放，保护水环境。
同时，该技术具有工艺简单、运行成本低等优点，适用于不同规模的污水处理厂。
好氧池是指充氧池，其溶解氧浓度一般不小于2mg/L。
其主要功能是降解有机物和进行硝化反应。
当除磷为主要目标时，应采用厌氧/好氧工艺。
其基本工艺流程如下：当除氮为主要目标时，宜采用缺氧/好氧工艺。
其基本工艺流程如下：如果需要同时脱氮除磷，则应采用厌氧/缺氧/好氧（A/A/O）工艺。
在厌氧条件下，VFA（挥发性脂肪酸）、PHA（聚羟基脂肪酸）、PO（磷酸盐）和PP（多聚磷酸盐）可以被PAOs吸收和转化为PHA。
AO生化处理工艺的硝化和反硝化原理及控制参数的汇总
A/O生化处理工艺的硝化和反硝化控制1、基本原理本系统生化处理段采用缺氧/好氧(A/O)工艺，A/O工艺通常是在常规的好氧活性污泥法处理系统前，增加一段缺氧生物处理过程。
在好氧段，好氧微生物氧化分解污水中的BOD5，同时进行硝化反应，有机氮和氨氮在好氧段转化为硝化氮并回流到缺氧段，其中的反硝化细菌利用氧化态氮和污水中的有机碳进行反硝化反应，使化合态氮变成分子态氮，同时获得同时去碳和脱氮的效果。
这里着重介绍生物脱氮原理。
1) 生物脱氮的基本原理传统的生物脱氮机理认为：脱氮过程一般包括氨化、硝化和反硝化三个过程。
①氨化(Ammonification)：废水中的含氮有机物，在生物处理过程中被好氧或厌氧异养型微生物氧化分解为氨氮的过程；②硝化(Nitrification)：废水中的氨氮在硝化菌（好氧自养型微生物）的作用下被转化为NO2-和NO3-的过程；③反硝化(Denitrification)：废水中的NO2-和NO3-在缺氧条件下以及反硝化菌(兼性异养型细菌)的作用下被还原为N2的过程。
在反硝化菌的作用下，少部分亚硝酸及硝酸盐氮同化为有机氮化物，成为菌体，大部分异化为气态（70～75％）。
其中硝化反应分为两步进行：亚硝化和硝化。
2、硝化菌对环境的变化很敏感，它所需要的环境条件主要包括以下几方面：(1)好氧条件，DO≥1mg/l,并保持一定碱度，适宜的PH值为7.5～8.5，当pH值低于7.0时，硝化反应会受到抑制，但是当pH低于一定值后，硝化反应就会被抑制而停止，所以说如果废水pH由高到低，且pH小于6.5时就可以排除硝化反应导致的pH值降低。
(2)有机物含量不宜过高，污泥负荷≤0.15kgBOD/kgMLVSS·d,因为硝化菌是自养菌，有机基质浓度高，将使异氧菌快速增殖而成为优势。
(3)适宜温度20～30℃。
(4)硝化菌在反应器中的停留时间必须大于最小世代时间。
(5)抑制浓度尽可能的低，除重金属外，抑制硝化菌的物质还有高浓度有机基质，高浓度氨氮、NOx-N 以及络合阳离子。
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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
2 NO
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
2 NO
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。
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。
f.C/N: BOD/TKN应<3，比值越小，硝化菌所占比例越大。
g.抑制物浓度：NH
4+-N≤200mg/L，NO
2
--N10-150mg/L，NO
3
--N0.1-1mg/L。
h.ORP:好氧段ORP值一般在+180mV左右。
二、反硝化反应
在缺氧条件下，由于兼性脱氮菌(反硝化菌)的作用，将NO
2--N和NO
3
--N还
原成N
2
的过程，称为反硝化。
反硝化反应方程式为：
NO
2-+3H(电子供给体-有机物) 0.5 N
2
+H
2
O+OH-
NO
3-+5H(电子供给体-有机物) 0.5 N
2
+2H
2
O+OH-
由以上反应可知：
1)还原1gNO
2--N或NO
3
--N，分别需要有机物(其O/H=16/2=8)3*8/14=1.71g和
5*8/14=2.86g，同时还产生50/14=3.57g碱（以CaCO
3
计）
2)如果废水中含有DO，它会使部分有机物用于好氧分解，则完成反硝化反应所
需要的有机物总量Cm=2.86[NO
3--N]+1.71[NO
3
--N]+DO
反硝化细菌所需的环境条件主要包括以下几方面：
a.DO：DO应保持低于0.5mg/L（活性污泥法）或1mg/L（生物膜法）。
b.PH：PH6.5-7.5
c.温度：硝酸菌的适宜温度为20～40℃。
15℃以下时，反应速度急剧下降。
d.C/N: BOD/TN应≥4。
e.ORP：缺氧段的ORP值在－50～－110mV之间,厌氧段ORP值一般在－160～－
200mV之间。