一、硝化反應(yīng)
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(yīng)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(yīng)將導(dǎo)致ph下降，使反應(yīng)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(yīng)需要的環(huán)境條件：
好氧條件，并保持一定的堿度，反應(yīng)池內(nèi)溶解氧含量的高低，影響硝化反應(yīng)的進程（溶解氧在1.2～2.0mg/l） 。 在硝化反應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)的適宜溫度是20~30度，15度以下硝化反應(yīng)速度下降，5度是地停止。
停留時間，生物固體在反應(yīng)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(yīng)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(yīng)取6天。
對硝化反應(yīng)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(luò)和陽離子 。
二、 反硝化反應(yīng)：
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(yīng)或硝酸呼吸。
化學(xué)反應(yīng)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(yīng)式，異化作用取出的氮一般占總?cè)ヌ幜康?0%~75%。
3、 反硝化反應(yīng)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(yīng)易于在厭氧、好氧條件交替的條件下進行，溶解氧應(yīng)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，在冬季一般采取：提高生物固體平均停留時間，降低負荷，提高廢水停留時間。