硝化反硝化反应的技术原理

       NO₂^-+3H(电子供给体-有机物)  →  0.5 N₂+H₂O+OH^-

        NO₃^-+5H(电子供给体-有机物)  →  0.5 N₂+2H₂O+OH^-
短程硝化反硝化
 

短程硝化是指NH3生成亚硝酸根，不再生产硝酸根；而由亚硝酸根直接生成N2，称为短程反硝化。短程硝化反硝化是指NH3---NO2----N2，即可以从水中氨氮去除的一种工艺。

1、 pH

硝化反应的适宜的pH值为7.0～8.0之间，其中亚硝化菌7.0～7.8时，活性*好；硝化菌在7.7～8.1时活性*好。当pH降到5.5以下，硝化反应几乎停止。反硝化细菌*适宜的pH值为7.0～7.5之间。考虑到硝化和反硝化两过程中碱度消耗与产生的相互性，同步硝化与反硝化的*适的pH值应为7.5左右。

2、溶解氧（DO）

硝化过程的DO应保持在2～3mg/L，反硝化过程的DO应保持0.2～0.5mg/L。

反应池内溶解氧的高低，必将影响硝化反应的进程，溶解氧质量浓度一般维持在2～3mg/L，不得低于1mg/L，当溶解氧质量浓度低于0.5～0.7mg/L时，氨的硝态反应将受到抑制。反硝化通常需在缺氧条件下进行，溶解氧对反硝化有抑制作用，主要是由于氧会与硝酸盐竞争电子供体，同时分子态氧也会抑制硝酸盐还原酶的合成及其活性。

3、温度

生物硝化反应适宜的温度在20～30℃，反硝化适宜温度在30℃左右。

亚硝酸菌*佳生长温度为35℃，硝酸菌的适宜温度为20～40℃。15℃以下时，硝化反应速度急剧下降。温度对反硝化速率的影响很大，低于5℃或高于40℃，反硝化的作用几乎停止。

4、 碱度

一般污水处理厂碱度应维持在200mg/L左右。

NH₄⁺+1.83O₂+1.98HCO₃^-→0.021C₅H₇O₂N+0.98NO₃^-+1.04H₂O+1.884H₂CO₃ 

NO₃^-+1.08CH₃OH+0.24H₂CO₃→0.06C₅H₇NO₂ +0.47N₂+1.68H₂O+HCO₃^-

在反硝化过程中，将1g硝酸盐氮还原成氮气，约产生3.57g碱（以CaCO3计），需要有机物（BOD₅）约为2.86g。

微生物降解1 mg有机碳源BOD₅，约产生0.1 mg碱度（以CaCO3计）。

5、碳氮比（C/N）

控制硝化过程的55/TKN<8。

硝化细菌为自养菌，在硝化池中有机碳含量不宜过高，否则异养好氧菌繁殖速率过快，硝化菌难成为优势菌种；反硝化细菌为异养菌，有机碳源是反硝化细菌的电子供体提供者。有机碳源越充分，C/N越高，反硝化作用越明显，TN的去除率也越高。当BOD₅/TN>3时，碳源充足，无需补充外加碳源；BOD₅/TN<3时，需要补充外加碳源。

6. 水力停留时间（HRT）

硝化过程HRT可控制在4h～10h之间，反硝化HRT可控制在1h～4h之间。

因HRT过短，反应池中各微生物种群没有充分的时间生长，污泥流失过快，硝化反应和反硝化反应都没有得到充分的进行。当HRT达到一定的值时，再增加HRT，对脱氮作用没有显著的效果。因为长HRT条件下，系统的有机负荷率降低，会使生物的内源呼吸加剧，影响污泥的活性，*终降低系统对污染物去除效果。

7. 污泥停留时间（SRT）

硝化过程的泥龄（SRT）一般控制在10～20d。

硝化菌的增殖速度很小，其*大比生长速率为 0.3～0.5d^-1，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*小世代时间。但是污泥停留时间太长，会导致系统有机负荷过低，许多微生物由于得不到所需要的营养会死亡。

比生长速率μ ：每小时单位质量的菌体所增加的菌体量称为菌体比生长速率

8. 氧化还原电位（ORP）

硝化段ORP值一般在+180mV左右，反硝化段的ORP值在－50～－110mV之间。 

氧化还原电位就是用来反映水溶液中所有物质表现出来的宏观氧化-还原性。越高，氧化性越强，电位越低，氧化性越弱。通过控制ORP可以间接控制溶解氧浓度，尤其氧化还原电位其在DO浓度比较低时，DO较小的改变反映在氧化还原电位上变化较大。

9. 碳源投加量

每克甲醇、乙醇、乙酸、乙酸钠、葡萄糖对应的COD、BOD₅