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。

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)0.5N
2
+H
2
O+OH-
NO
3-+5H(电子供给体-有机物)0.5N
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。