好氧厌氧硝化反硝化
硝化与反硝化反应
硝化与反硝化反应一、硝化反应1、硝化：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。
反应过程如下：亚硝酸盐菌：NH4++ 3/2 O2→ NO2-+ 2H++ H2O - △E △E=278.42KJ接着亚硝酸盐转化为硝酸盐：NO2-+ 1/2 O2→ NO3-- △E △E=278.42KJ这两个反应式都是释放能量的过程，氨氮转化为硝态氮并不是去除氮而是减少它的需氧量。
上诉两式合起来写成：NH4++ 2 O2→ NO3-+ 2H++ H2O - △E △E=351KJ综合氨氧化和细胞体合成反应方程式如下：NH4++1.83O2+1.98HCO3-→0.02C5H7O2N+0.98NO3-+1.04H2O+1.88H2CO3上式可知：在硝化过程中，1g 氨氮 NH4+-N 氧化为转化为 NO2--N 需 3.43gO2，氧化1gNO2--N 需要 1.14gO2,所以氧化 1gNH4+-N 需要 4.57gO2；硝化过程中释放出H+，将消耗废水中的碱度，每 lg 氨氮 NH4+-N 氧化为 NO3-，将消耗碱度2*50/14=7.l4g(以 CaCO3计)。
2、影响硝化过程的主要因素有：(1)pH 值和碱度当 pH 值为 8.0～8.4 时(20℃)，硝化作用速度最快，其中亚硝化菌 6.0～7.5，硝化菌 7.0～8.5。
由于硝化过程中 pH 将下降，当废水碱度≤70mg/l，则需投加石灰，维持 pH 值在 7.5 以上。
(2)温度温度高时，硝化速度快。
亚硝酸盐菌的最适宜水温为35℃ ，在15℃以下其活性急剧降低，故水温以不低于15℃为宜；5℃时完全停止。
(3)污泥停留时间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。
污水处理中的厌氧工艺与硝化反硝化
05
未来展望
技术改进与创新
开发新型厌氧反应器
针对现有厌氧反应器的不足，研究新型反应器以提高处理效率、 降低能耗和减少污泥产量。
强化生物脱氮技术
深入研究硝化反硝化机理，优化生物脱氮工艺，提高脱氮效率，降 低处理成本。
引入人工智能与自动化技术
利用人工智能和自动化技术对污水处理过程进行智能监控和优化控 制，提高处理效率。
反硝化原理
硝酸盐在反硝化细菌的作用下，被还 原成氮气。这个过程需要缺氧或厌氧 环境，并利用有机物作为电子供体。
硝化反硝化的种类
同步硝化反硝化
在同一反应器中同时进行硝化和反硝化过程 。
异步硝化反硝化
在两个不同的反应器中分别进行硝化和反硝 化过程。
反硝化除磷
在反硝化过程中同时去除磷元素。
03
厌氧工艺与硝化反硝 化的比较
硝化反硝化
适用于处理含有较高氨氮和磷的废水，如生活污水、工业废水等。
优缺点的比较
厌氧工艺的优点包括能够回收能源、 产生较少的剩余污泥等；缺点是处理 时间较长、产出的沼气需要妥善处理 。
硝化反硝化的优点包括能够去除高浓 度的氨氮和磷、减少水体富营养化风 险等；缺点是需要提供充足的氧气、 较高的能耗和较高的投资成本。
04
厌氧工艺与硝化反硝 化的应用实例
厌氧工艺的应用实例
厌氧消化池
用于处理高浓度有机废水，通过厌氧微生物的分解作用，将有机物转化为甲烷和二氧化 碳。
厌氧滤池
适用于处理低浓度有机废水，通过填充生物滤料，使厌氧微生物附着生长，对有机物进 行降解。
硝化反硝化的应用实例
活性污泥法
利用好氧微生物降解有机物，同时进行 硝化反应将氨氮转化为硝酸盐，再通过 反硝化作用将硝酸盐还原为氮气，实现 脱氮。
总氮处理工艺
总氮是水体中的一种重要污染物，它对水生态环境的影响极大。
为了降低水体中总氮的浓度，需要采取相应的处理工艺。
下面将详细介绍几种常见的总氮处理工艺。
一、生物法生物法是目前应用最广泛的总氮处理方法之一，其主要原理是利用微生物降解和转化总氮。
常见的生物法包括曝气法、好氧-厌氧法和硝化/反硝化法。
1. 曝气法：曝气法是通过供氧来促进微生物降解总氮的一种方法。
在曝气池中，通过机械曝气或自然曝气，将氧气引入水体，增加氧气浓度，提高微生物的降解效率。
曝气法适用于低浓度总氮的处理，但对于高浓度总氮的处理效果较差。
2. 好氧-厌氧法：好氧-厌氧法是将水体分成好氧区和厌氧区，使好氧区的微生物进行硝化作用，将氨氮转化为硝态氮；而厌氧区的微生物进行反硝化作用，将硝态氮还原为氮气释放出去。
好氧-厌氧法适用于较高浓度总氮的处理，能够有效地降解总氮。
3. 硝化/反硝化法：硝化/反硝化法结合了硝化和反硝化两个过程。
通过在一定条件下，使水体中的氨氮首先被硝化成硝态氮，然后再通过反硝化过程将硝态氮还原为氮气释放出去。
硝化/反硝化法能够同时去除氨氮和硝态氮，对于处理含氨废水具有较好的效果。
二、化学法化学法是利用化学物质与总氮发生反应来实现总氮的处理。
常见的化学法包括还原法和氧化法。
1. 还原法：还原法是通过添加还原剂，如亚硫酸盐、亚硝酸盐等，将水体中的硝态氮还原为氨氮，进而通过其他方法进一步处理。
还原法适用于处理低浓度硝态氮的水体。
2. 氧化法：氧化法是通过添加氧化剂，如高锰酸钾、过氧化氢等，将水体中的氨氮氧化为硝态氮。
氧化法适用于处理含氨废水，能够将氨氮转化为硝态氮，进而利用其他方法去除。
三、物理法物理法是利用物理过程来实现总氮的处理，常见的物理法包括吸附法和膜分离法。
1. 吸附法：吸附法是通过在水体中添加吸附剂，如活性炭、沸石等，使总氮与吸附剂发生作用，从而将总氮吸附到吸附剂上，达到去除总氮的目的。
吸附法适用于处理低浓度总氮的水体。
反硝化细菌
自养反硝化细菌
自养反硝化细菌利用无机碳化合物(如 CO2, HCO3-)作为它们的碳源。因此,不需要 异养反硝化过程中必需的有机碳。
Thiobacillus denitrificans（脱氮硫杆菌）
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2.1 影响因素
碳氮比
在不同碳氮比(C/N)条件下，其反硝化能力并 不相同。当C/N＞5时,脱氮率能达到90%以上。 最适宜的碳氮比是5～6,在此区间能进行完全 的反硝化。当C/N在1～14之间变化时,硝酸盐 还原基本都发生在菌株生长的第4～10h，整 个反硝化过程中亚硝酸盐浓度一直保持在极低 的水平。
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1 、概念及研究现状
1、1 概念
反硝化细菌是能引起反硝化作用的细菌。 多为异养、兼性厌氧细菌。如反硝化杆菌、斯 氏杆菌、萤气极毛杆菌等。它们在氙气条件下， 利用硝酸中的氧，氧化有机物质而获得自身生 命活动所需的能量。反硝化细菌广泛分布于土 壤、厩肥和污水中。可以将硝态氮转化为氮气 而不是铵态氮，与硝化细菌作用不完全相反。
③硝化反应和反硝化反应可在相同的条件和系统下 进行,可简化操作的难度,大大降低投资费用和运行 成本。
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3.中需要 外加碳源这个原因,自养反硝化作用越来越受 到人们的重视。自养反硝化细菌利用无机碳化 合物(如CO2, HCO3-)作为它们的碳源。因此, 不需要异养反硝化过程中必需的有机碳，它有 两个优势: ①不需要投放有机物作为碳源,节省开支; ②产生极少量的污泥,因此将污泥的处理量降 低到最小
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溶解氧DO
一般认为，当DO浓度低于1mg/L时，反 硝化菌具有反硝化活性，但也有个别菌种 的DO耐受性较强，如Pseudomonas sp. 在DO浓度为2mg/L仍具活性，在DO低于 2mg/L时，其反硝化活性随之成反比 ；
厌氧氨氧化与短程硝化反硝化的区别
厌氧氨氧化与短程硝化反硝化的区别厌氧氨氧化与短程硝化反硝化的区别，很多小伙伴容易搞混，本文从两个工艺本身的原理出发写一写两个工艺的异同点！有其他疑问的小伙伴可以到污托邦社区交流！1、短程硝化反硝化生物脱氮包括硝化和反硝化两个反应过程，第一步是由亚硝化菌将N H4+-N氧化为N O2--N的亚硝化过程；第二步是由硝化菌将N O2--N 氧化为氧化为N O3--N的过程；然后通过反硝化作用将产生的N O3—N 经由N O2--N转化为N2，N O2--N是硝化和反硝化过程的中间产物。
1975年V o e t s等在处理高浓度氨氮废水的研究中，发现了硝化过程中N O2--N积累的现象，首次提出了短程硝化反硝化脱氮的概念。
如下图所示。
比较两种途径，很明显，短程硝化反硝化比全程硝化反硝化减少了N O2-、N O3-和N O3-、N O2-两步反应，这使得短程硝化反硝化生物脱氮具有以下优点：1、可节约供氧量25%。
节省了N O2-氧化为N O3-的好氧量。
2、在反硝化阶段可以节省碳源40%。
在C/N比一定的情况下提高了T N 的去除率。
并可以节省投碱量。
3、由于亚硝化菌世代周期比硝化菌短，控制在亚硝化阶段可以提高硝化反应速度和微生物的浓度，缩短硝化反应的时间，而由于水力停留时间比较短，可以减少反应器的容积，节省基建投资，一般情况下可以使反应器的容积减少30%~40%。
4、短程硝化反硝化反应过程在硝化过程中可以减少产泥25%~34%，在反硝化过程中可以减少产泥约50%。
由于以上的优点，使得短程硝化-反硝化反应尤其适应于低C/N比的废水，即高氨氮低C O D，既节省动力费用又可以节省补充的碳源的费用，所以该工艺在煤化工废水方面非常可行。
2、厌氧氨氧化本文说的厌氧氨氧化是目前的主流的应用的工艺流程（彭永臻院士的短程反硝化暂时不介绍）。
A n a m m o x是在无氧条件下，以氨为电子供体、亚硝酸为电子受体，产生氮气和硝酸的生物反应。
污水处理中的硝化与反硝化过程
污水处理厂的硝化与反硝化应用
污水处理厂是硝化与反硝化过程的重要应用场所，通过硝化反应将有机 氮转化为硝酸盐，再通过反硝化反应将硝酸盐转化为氮气，从而达到去 除氮污染物的目的。
硝化反应通常在好氧条件下进行，由硝化细菌将氨氮氧化成硝酸盐；反 硝化反应则在缺氧条件下进行，由反硝化细菌将硝酸盐还原成氮气。
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硝化反应的微生物学基础
硝化细菌是一类好氧性细菌，能够将氨氮氧化成硝酸盐。
硝化细菌主要包括亚硝化Байду номын сангаас菌和硝化细菌两类，分别负责亚硝化和硝化两个阶段 。
硝化反应的影响因素
溶解氧
硝化反应是好氧反应，充足的溶解氧是保证硝化 反应顺利进行的关键。
pH值
硝化细菌适宜的pH值范围为7.5-8.5。
ABCD
温度
硝化细菌对温度较为敏感，适宜的温度范围为 20-30℃。
应对气候变化
资源回收利用
探索污水处理过程中资源的回收利用，如能源、肥 料等，提高污水处理的经济效益和社会效益。
随着气候变化加剧，污水处理系统需应对极 端天气和自然灾害的挑战，保障硝化与反硝 化过程的稳定运行。
国际合作与交流
加强国际合作与交流，引进先进技术与管理 经验，推动硝化与反硝化技术的创新发展。
害。
城市污水处理中的硝化与反硝化应用
城市污水中的氮污染物主要来源于生活污水和部分工业废水，硝化与反硝化过程在 城市污水处理中具有重要作用。
城市污水处理厂通常采用生物反应器进行硝化与反硝化反应，通过合理控制反应条 件，提高脱氮效率。
城市污水处理中的硝化与反硝化应用可以有效降低水体中氮污染物含量，改善城市 水环境质量。
厌氧 反硝化 好氧 的作用
厌氧反硝化好氧的作用
1. 厌氧作用:
- 厌氧环境是指缺氧或无氧的环境。
- 在厌氧条件下,有机物会通过厌氧发酵过程被分解,产生甲烷、二氧化碳等气体。
- 厌氧作用在污水处理、沼气发酵等领域有重要应用。
2. 反硝化作用:
- 反硝化是一种生物学过程,由反硝化菌将硝酸盐或亚硝酸盐还原为氮气。
- 反硝化过程可以去除水体中过量的硝酸盐和亚硝酸盐,防止富营养化。
- 反硝化在水处理、土壤修复等领域有广泛应用。
3. 好氧作用:
- 好氧环境是指富氧的环境。
- 在好氧条件下,有机物会被好氧微生物分解,产生二氧化碳、水等无害产物。
- 好氧作用在污水处理、堆肥发酵等领域发挥重要作用。
厌氧、反硝化和好氧作用是不同的生物化学过程,在环境治理、资源利用等领域具有重要应用价值。
通过合理利用和组合这些过程,可以实现污染物的有效去除和资源的循环利用。
同步硝化反硝化原理
同步硝化反硝化原理
硝化是指将氨氮氧化为亚硝酸盐和硝酸盐的过程，而反硝化是指将亚硝酸盐和硝酸盐还原为氮气气体的过程。
同步硝化反硝化是指同时进行硝化和反硝化的过程。
该过程常应用于废水处理厂等环境中，以去除废水中的氨氮。
在同步硝化反硝化过程中，首先是硝化反应。
硝化反应是由硝化细菌完成的，其中亚硝化细菌将氨氮氧化成亚硝酸盐，然后亚硝化细菌再将亚硝酸盐氧化为硝酸盐。
硝化过程需要较高的氧气供应，因此通常在好氧条件下进行。
接下来是反硝化反应。
反硝化反应是由反硝化细菌完成的，其中反硝化细菌将硝酸盐和亚硝酸盐还原为氮气气体。
反硝化过程是在缺氧条件下进行的，因此需要提供适量的碳源，并控制氧含量较低。
在同步硝化反硝化过程中，硝化和反硝化两种反应是同时进行的。
这种同步操作使得废水中的氨氮能够被迅速转化为氮气气体，从而实现废水的脱氮。
同步硝化反硝化技术具有高效、省能、无需药剂等优点，因此在废水处理领域得到广泛应用。
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好氧厌氧硝化反硝化 Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】水解酸化池：水解酸化的作用是调节废水的pH值，为后续的生化反应的反应创造条件；因为很多工艺要求水质在一定pH值范围内，而进水水质往往达不到要求，故要设计酸化池。
水解酸化主要用于有机物浓度较高、SS较高的污水处理工艺，是一个比较重要的工艺。
如果后级接入UASB工艺，可以大大提高UASB的容积负荷，提高去除效率。
水中有机物为复杂结构时，水解酸化菌利用H2O电离的H+和-OH将有机物分子中的C-C打开，一端加入H+，一端加入-OH，可以将长链水解为短链、支链成直链、环状结构成直链或支链，提高污水的可生化性。
水中SS高时，水解菌通过胞外粘膜将其捕捉，用外酶水解成分子断片再进入胞内代谢，不完全的代谢可以使SS成为溶解性有机物，出水就变的清澈了。
这其间水解菌是利用了水解断键的有机物中共价键能量完成了生命的活动形式。
但是COD在表象上是不一定有变化的，这要根据你在设计时选择的参数和污水中有机物的性质共同确定的，长期的运行控制可以让菌种产生诱导酶定向处理有机物，这也就是调试阶段工艺控制好以后，处理效果会逐步提高的原因之一。
水解工艺并不是简单的，设计时要考虑污水中有机物的性质，确定水解的工艺设计，水解停留时间、搅拌方式、循环方式、污泥回流方式、设计负荷、出水酸化度、污泥消解能力、后级配套工艺（UASB或接触氧化）。
接触氧化池:生物接触氧化法的反应机理生物接触氧化法是一种介于活性污泥法与生物滤池之间的生物膜法工艺，其特点是在池内设置填料，池底曝气对污水进行充氧，并使池体内污水处于流动状态，以保证污水与污水中的填料充分接触，避免生物接触氧化池中存在污水与填料接触不均的缺陷。
该法中微生物所需氧由鼓风曝气供给，生物膜生长至一定厚度后，填料壁的微生物会因缺氧而进行厌氧代谢，产生的气体及曝气形成的冲刷作用会造成生物膜的脱落，并促进新生物膜的生长，此时，脱落的生物膜将随出水流出池外。
生物接触氧化法具有以下特点：1、由于填料比表面积大，池内充氧条件良好，池内单位容积的生物固体量较高，因此，生物接触氧化池具有较高的容积负荷；2、由于生物接触氧化池内生物固体量多，水流完全混合，故对水质水量的骤变有较强的适应能力；3、剩余污泥量少，不存在污泥膨胀问题，运行管理简便。
厌氧池：因为厌氧反应分为4个阶段：（1）水解阶段：高分子有机物由于其大分子体积，不能直接通过厌氧菌的细胞壁，需要在微生物体外通过胞外酶加以分解成小分子。
废水中典型的有机物质比如纤维素被纤维素酶分解成纤维二糖和葡萄糖，淀粉被分解成麦芽糖和葡萄糖，蛋白质被分解成短肽和氨基酸。
分解后的这些小分子能够通过细胞壁进入到细胞的体内进行下一步的分解。
（2）酸化阶段：上述的小分子有机物进入到细胞体内转化成更为简单的化合物并被分配到细胞外，这一阶段的主要产物为挥发性脂肪酸（VFA），同时还有部分的醇类、乳酸、二氧化碳、氢气、氨、硫化氢等产物产生。
（3）产乙酸阶段：在此阶段，上一步的产物进一步被转化成乙酸、碳酸、氢气以及新的细胞物质。
（4）产甲烷阶段：在这一阶段，乙酸、氢气、碳酸、甲酸和甲醇都被转化成甲烷、二氧化碳和新的细胞物质。
这一阶段也是整个厌氧过程最为重要的阶段和整个厌氧反应过程的限速阶段。
水解池一般是指水解酸化池，即将整个池子的反应控制在厌氧的前两个阶段，让大分子的物质分解成小分子的易分解的物质，提高废水的B/C 比。
缺氧池，是相对厌氧和好氧来讲，一般是指溶解氧控制在之间的生化系统。
缺氧池缺氧反应是兼性菌参与的生化反应，兼性菌是可以在好氧也可以在厌氧的情况下反应，要求系统的溶解氧在L以下，对温度和pH的要求也没有厌氧反应严格以DO区分，一般小于L就称为厌氧段，大于L小于L称为缺氧段。
厌氧段释磷，缺氧段反硝化脱氮。
缺氧放磷，好氧吸磷，吸磷总量会远远大于放磷，把磷由液相转移到污泥，从水体移除。
水解池和缺氧池的对比：1、水解池因为厌氧反应分为4个阶段：（1）水解阶段：高分子有机物由于其大分子体积，不能直接通过厌氧菌的细胞壁，需要在微生物体外通过胞外酶加以分解成小分子。
废水中典型的有机物质比如纤维素被纤维素酶分解成纤维二糖和葡萄糖，淀粉被分解成麦芽糖和葡萄糖，蛋白质被分解成短肽和氨基酸。
分解后的这些小分子能够通过细胞壁进入到细胞的体内进行下一步的分解。
（2）酸化阶段：上述的小分子有机物进入到细胞体内转化成更为简单的化合物并被分配到细胞外，这一阶段的主要产物为挥发性脂肪酸（VFA），同时还有部分的醇类、乳酸、二氧化碳、氢气、氨、硫化氢等产物产生。
（3）产乙酸阶段：在此阶段，上一步的产物进一步被转化成乙酸、碳酸、氢气以及新的细胞物质。
（4）产甲烷阶段：在这一阶段，乙酸、氢气、碳酸、甲酸和甲醇都被转化成甲烷、二氧化碳和新的细胞物质。
这一阶段也是整个厌氧过程最为重要的阶段和整个厌氧反应过程的限速阶段。
水解池一般是指水解酸化池，即将整个池子的反应控制在厌氧的前两个阶段，让大分子的物质分解成小分子的易分解的物质，提高废水的B/C比。
缺氧池，是相对厌氧和好氧来讲，一般是指溶解氧控制在之间的生化系统。
因此他们的相同点是，都是缺氧的环境，以厌氧和兼氧菌为主（实际运用过程中甚至有时候两者没有很明确的分别）。
不同点是，他们发挥的作用不同（水解池是控制在厌氧的水解酸化阶段，将大分子的物质分解成小分子物质，提高废水的可生化性，便于后续工艺的处理；缺氧池的作用是在去氨氮过程中提供反硝化等作用，并作为好氧池的过渡阶段）另外一般酸化池不曝气，而缺氧池可以选择用穿孔管曝气，适当增加废水中的溶解氧。
好氧池、厌氧池、缺氧池：好氧池就是通过曝气等措施维持水中溶解氧含量在4mg/l左右，适宜好氧微生物生长繁殖，从而处理水中污染物质的构筑物；厌氧池就是不做曝气，污染物浓度高，因为分解消耗溶解氧使得水体内几乎无溶解氧，适宜厌氧微生物活动从而处理水中污染物的构筑物；缺氧池是曝气不足或者无曝气但污染物含量较低，适宜好氧和兼氧微生物生活的构筑物。
不同的氧环境有不同的微生物群，微生物也会在环境改变的时候改变行为，从而达到去除不同的污染物质的目的。
反硝化也称脱氮作用。
反硝化细菌在缺氧条件下，还原硝酸盐，释放出分子态氮（N2）或一氧化二氮（N2O）的过程。
硝化反硝化与好氧缺氧的关系：就生活污水而言，氮主要是以有机氮和氨氮的形式存在的，无论是有氧还是在无氧环境下有机氮都可以转化成氨氮，只是产物和速率不同而已，这样，氨氮在有氧的环境下，在亚硝酸菌和硝酸菌的作用下发生硝化反应，转化成硝态氮，这个构筑单元一般叫做好氧池，有的也叫曝气池。
硝态氮在反硝化细菌的作用下，在缺氧环境之下发生反硝化反应，生成氮气释放到大气中，完成了脱氮。
这个构筑单元一般叫做缺氧池。
硝化作用硝化细菌将氨氧化为硝酸的过程。
其作用过程如下：硝化细菌从铵或亚硝酸的氧化过程中获得能量用以固定二氧化碳，但它们利用能量的效率很低，亚硝酸菌只利用自由能的5～14％；硝酸细菌也只利用自由能的5～10％。
因此,它们在同化二氧化碳时，需要氧化大量的无机氮化合物。
土壤中硝化细菌的数量首先受铵盐含量的影响，一般耕地里，每克土中只有几千至几万个。
添加铵盐即可使其数量增至几千万个。
土壤中性偏碱，通气良好，水分为田间持水量的50～70％，温度为10～30℃时，最适宜硝化细菌的生长繁殖，铵盐也能迅速被转化为硝酸盐。
自然界中,除自养硝化细菌外,还有些异养细菌、真菌和放线菌能将铵盐氧化成亚硝酸和硝酸，异养微生物对铵的氧化效率远不如自养细菌高，但其耐酸，并对不良环境的抵抗能力较强，所以在自然界的硝化作用过程中，也起着一定的作用。
反硝化作用也称脱氮作用。
反硝化细菌在缺氧条件下，还原硝酸盐，释放出分子态氮（N2）或一氧化二氮（N2O）的过程。
微生物和植物吸收利用硝酸盐有两种完全不同的用途，一是利用其中的氮作为氮源，称为同化性硝酸还原作用：NO3-→NH4+→有机态氮。
许多细菌、放线菌和霉菌能利用硝酸盐做为氮素营养。
另一用途是利用NO2-和NO3-为呼吸作用的最终电子受体，把硝酸还原成氮（N2），称为反硝化作用或脱氮作用：NO3-→NO2-→N2↑。
能进行反硝化作用的只有少数细菌，这个生理群称为反硝化菌。
大部分反硝化细菌是异养菌，例如脱氮小球菌、反硝化假单胞菌等，它们以有机物为氮源和能源，进行无氧呼吸，其生化过程可用下式表示：C6H12O6+12NO3-→6H2O+6CO2+12NO2-+能量CH3COOH+8NO3-→6H2O+10CO2+4N2+8OH-+能量少数反硝化细菌为自养菌，如脱氮硫杆菌，它们氧化硫或硝酸盐获得能量，同化二氧化碳，以硝酸盐为呼吸作用的最终电子受体。
可进行以下反应：5S+6KNO3+2H2O→3N2+K2SO4+4KHSO4反硝化作用使硝酸盐还原成氮气，从而降低了土壤中氮素营养的含量，对农业生产不利。
农业上常进行中耕松土，以防止反硝化作用。
反硝化作用是氮素循环中不可缺少的环节，可使土壤中因淋溶而流入河流、海洋中的NO3-减少，消除因硝酸积累对生物的毒害作用。
生物除磷活性污泥法处理污水时，将活性污泥交替在厌氧和好氧状态下运行，能使过量积聚磷酸盐的积磷菌占优势生长，使活性污泥含磷量比普通活性污泥高。
污泥中积磷菌在厌氧状态下释放磷，在好氧状态下过量地摄取磷。
经过排放富磷剩余污泥，其结果与普通活性污泥法相比，可去除污水中更多的磷。
具体解释：实际上，目前对于除磷的原理研究依旧不是很明确，甚至具体是哪一种细菌起的作用仍然不清楚，通常情况都是以菌群作为研究对象，我们叫他聚磷菌PAOs。
一般来说，生物都有自己的独特性状，但是作为生物都有统一的一面，那就是过度繁殖的特性，生物利用数量上的优势，压倒别的生物，达到繁衍的目的，同理微生物也不例外。
在一些特定情况下，微生物在数量上取得竞争的优势，达到抑制其他生物生长的目的。
同理聚磷菌也拥有这样的特性，他们表现出来的形状也是为了自身的繁殖。
而且在磷酸盐浓度降低的情况下，会抑制聚磷菌的生长，也就是为什么聚磷菌需要调试才能正常运行。
这一过程主要就是几样物质，VFA（挥发性脂肪酸），PHA（聚羟基脂肪酸），PO（磷酸盐），PP（多聚磷酸盐）厌氧条件下，PAOs吸收VFA转化为PHA，这一过程PP高能键断裂为这一过程释放能量，同时释放出磷酸盐，而磷酸盐浓度升高，恰恰是我们说的能够利于PAOs生长繁殖好氧条件下，正好与其相反，吸收Po形成PP，而此时的能源则是PHA，如厌氧过程所说，PP是吸收PO所需要的能量物质，也就等于是为下一次代谢周期做准备，与此同时，PAOs分裂生成新的细胞，但是由于，PO含量降低，将会限制它的生存繁殖，所以必须通过人为过程使PO含量升高，完成一个完整的周期。