一、硝化反應
1、在硝化細菌的作用下,氨態(tài)氮進一步分解、氧化,就此分兩個階段進行。首先,在亞硝化細菌的作用下,使氨(NH4 + )轉(zhuǎn)化為亞硝酸氮,亞硝酸氮在硝酸菌的作用下,進一步轉(zhuǎn)化為硝酸氮。（亞硝酸菌有亞硝酸單胞菌屬、亞硝酸螺桿菌屬和亞硝酸球菌屬。硝酸菌有硝酸桿菌屬、硝酸球菌屬）
反應式如下：55HN4+ + 76O2 +109HCO3-
C5H7O2N +54NO2- + 57H2O +104H2CO3
400NO2-+NH4++5H2CO3+195O2 C5H7O2N + 400NO3-+3H2O+H+
根據(jù)計算：每氧化1mg NH4+-N為NO3- -N,需要消耗堿7.07mg（以CaCO3計），如果沒有足夠的堿度，硝化反應將導致PH下降，使反應速度減緩，氧化1mg NH4+-N為NO2- -N需要氧3.16mg, 氧化1mg NO2--N為NO3- -N需要氧1.11mg, 所以共需要氧4.27mg.所以要有足夠的氧量。
2、 硝化反應需要的環(huán)境條件：
好氧條件，并保持一定的堿度，反應池內(nèi)溶解氧含量的高低，影響硝化反應的進程（溶解氧在1.2～2.0mg/L） 。 在硝化反應中，釋放H+離子，使PH值下降，消化菌對PH值十分敏感，為了保持適宜的PH值，應當在水中保持足夠的堿度，對消化菌的適宜的PH值為8.0~8.4。
混合液中有機物不應太高，消化菌是自養(yǎng)型菌，有機質(zhì)濃度并不是它的增殖限制因素，若BOD值過高，增值速度較高的異養(yǎng)型菌迅速增殖，，從而使消化菌不能成為優(yōu)勢菌種。
硝化反應的適宜溫度是20~30度，15度以下硝化反應速度下降，5度是地停止。
停留時間，生物固體在反應器內(nèi)停留時間（污泥齡）必須大于生物最小的時代時間，一般取之應為消化菌最小世代時間的2倍以上，消化菌的最小世代時間在適宜的條件下是3天，一次應取6天。
對硝化反應有抑制的因素有重金屬、高濃度的 NH4+-N、 高濃度的 NO3- -N 、 高濃度的有機基質(zhì)、高濃度的絡和陽離子 。
二、 反硝化反應：
1、生物反硝化是指污水中的硝態(tài)氮（ NO3- -N ） 和亞硝態(tài)氮 （ NO2—N ） 在無氧或低氧條件下，被微生物還原為 N2 的過程，反硝化菌是大量存在污水中的異養(yǎng)型兼性細菌，主要是變形補菌、假單胞菌、小球菌、芽孢桿菌、無色桿菌屬、嗜氣桿菌屬、產(chǎn)堿桿菌屬等，這些菌屬在無氧條件下，同時存在硝酸和亞硝酸離子時，能利用這些離子中的氧進行呼吸，反硝化又叫脫氮反應或硝酸呼吸。
化學反應式：
NO2- +3H (電子供給體-有機物） 1/2N2 +H2O +OH-
NO3- +5H (電子供給體-有機物） 1/2N2 + 2 H2O +OH-
2、 反硝化工作機理
反硝化過程中 NO-2 和 NO-3 的轉(zhuǎn)化，是通過反硝化細菌的同化作用（合成代謝）和異化作用（分解代謝）來完成。
同化作用是NO-2和 NO-3 被還原轉(zhuǎn)化為NH3-N, 用于微生物細胞合成，氮成為細菌細胞的組成部分。
異化作用是NO-2 和 NO-3 被還原轉(zhuǎn)化為N2,這是反硝化的主要過程，異化作用是以NO-3在能量代謝過程中提供氮，作為電子接收體，以有機物作為電子供給體，使NO-2 和 NO-3 轉(zhuǎn)化為N2,見上反應式，異化作用取出的氮一般占總去處量的70%~75%。
3、 反硝化反應需要的環(huán)境條件：
碳源：反硝化是異樣型細菌，所以所需要的碳源較多，在實際生產(chǎn)中提供碳源兩類: 一是廢水中所含的碳源，當原廢水BOD/TN>3~5時即可認為碳源充足；二是外加碳源，主要加甲醇，因為甲醇易于分解，分解后產(chǎn)物為CO2和H2O,不留任何降解中間產(chǎn)物。
PH：對反硝化宜的 PH 值是 6.5~7.5 ， PH 值高于8或低于6，反硝化速度將大大降低。
溶解氧：反硝化菌是異養(yǎng)型兼性厭氧菌，主要是利用在無氧分子并同時存在硝酸和亞硝酸離子的條件下，他們利用這些離子中的氧進行呼吸，使硝酸鹽還原。 但是反硝化菌體內(nèi)的某些酶系統(tǒng)組分只有在有氧條件下才能夠合成，因此反硝化反應易于在厭氧、好氧條件交替的條件下進行，溶解氧應控制在0.5mg/l以下。
溫度：反硝化宜的溫度是20~40 度。低于15度反硝化速度降低，在冬季一般采?。禾岣呱锕腆w平均停留時間，降低負荷，提高廢水停留時間。
