硝化反应和反硝化反应

硝化反应和反硝化反应 Document serial number【KKGB-LBS98YT-BS8CB-BSUT-BST108】

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。