氮气与氧气反应条件（一文读懂硝化反硝化）

请多关注我们的公众号：环保水处理（微信号：hbscl01）。接下来，我们将探讨硝化反应与反硝化反应的过程。

硝化反应在有氧条件下进行，氨氮被硝化细菌氧化成为亚硝酸盐和硝酸盐。这个过程包括两个基本步骤：亚硝酸菌将氨氮转化为亚硝酸盐的反应，以及硝酸菌将亚硝酸盐转化为硝酸盐的反应。这两种细菌都是化能自养菌，它们利用二氧化碳、碳酸氢根等作为碳源，通过氧化还原反应获取能量。硝化反应需要好氧条件，以氧作为电子受体，氮元素作为电子供体。其反应式如下：

亚硝化反应方程式：

5XXNH4++76O2+109HCO3→C5H7O2N+54NO2-+57H2O+104H2CO3

硝化反应方程式：

400NO2-+195O2+NH4-+4H2CO3+HCO3-→C5H7O2N+400NO3-+3H2O

硝化过程的总反应式可表示为：NH4-+1.83O2+1.98HCO3→0.021C5H7O2N+0.98NO3-+1.04H2O+1.884H2CO3。根据这个反应过程的物料衡算，氧化1克氨氮需要耗氧约4.57克，同时需要消耗大约7.14克的碱度（以碳酸钙计）。

在硝化过程中，氮元素经历了几个阶段：从氨离子NH4-转化为羟胺NH2OH，再转化为硝酰基NOH，最终转化为亚硝酸盐NO2-和硝酸盐NO3-。

反硝化反应则在缺氧条件下进行，利用反硝化菌将亚硝酸盐和硝酸盐还原为氮气并从水中逸出，达到除氮的目的。反硝化是将硝化反应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。当存在分子态氧时，反硝化菌会氧化分解有机物，利用分子氧作为最终电子受体；而当没有分子态氧存在时，它们则利用硝酸盐和亚硝酸盐中的氮作为电子受体，有机物作为碳源提供电子供体并获取能量，使反应得以进行。这个过程需要有机碳源作为电子供体，如碳水化合物、醇类、有机酸类等。其反应过程可以表示为：NO3-+4H（电子供体有机物）→ 1/2N2+H2O+2OH-。每转化一定量的NO2-和NO3-为N2时，需要相应量的有机物（以BOD表示）。会产生碱度。如果污水中含有溶解氧，为了完全进行反硝化，所需的碳源有机物量可以通过一定公式计算。如果污水中碳源不足，应补充易于生物降解的碳源（如甲醇、乙醇或糖类）。对于甲醇为例的反应过程也有详细的方程式表示。当水中有NO2-和NO3-时，会发生特定的反应并消耗甲醇。而当水中有溶解氧存在时，氧也会参与消耗甲醇的反应。反硝化过程需要有机碳源的投加量可以通过特定公式计算。传统的生物脱氮工艺是由巴茨开创的所谓三级活性污泥法流程，它以氨化、硝化和反硝化三项反应过程为基础建立。而A/O工艺则是一种有回流的前置反硝化生物脱氮流程。随着水体富营养化问题的日益突出和水质指标系统的严格化，废水脱氮问题成为了水污染治理中的热点。与传统的生物脱氮工艺相比，单级生物脱氮工艺和短程硝化反硝化工艺以及厌氧氨氧化工艺都有其独特的优势。最后简要介绍了厌氧池、缺氧池和好氧池的基本功能以及它们在进行除磷脱氮过程中的作用。同时提到了挥发性脂肪酸（VFA）、聚羟基脂肪酸（PHA）、磷酸盐（PO）和多聚磷酸盐（PP）等关键概念及其在此过程中扮演的角色。聚磷菌的生长繁殖周期与这些物质息息相关。希望这些内容对您有所帮助！