硝化作用和反硝化作用方程式
硝化强度和反硝化强度的测定方法
反硝化强度的测定
（1）接种：称取x ml活性污泥混合液，分别置于150 mL 三角瓶中，加入50 mL 含NO-3-N 的液体培养液，
（2）培养：
并用保鲜膜或橡皮塞密封，外套黑色塑料布，放置于恒温培养箱( 25℃) 中密封避光培养24 h，
（3）过滤分析：将悬浮液过滤分析上清液中NO-3-N的含量。
用培养前后NO-3-N 浓度的变化来计算土壤反硝化作用的强度。
按如下公式计算。
X2= ( c2- c1 )·( v1+ v2 )·k/ ( t·m)式中：X2为单位时间内单位质量的土壤所消耗的NO-3–N，mg/ ( kg ·h)
土壤取5g
c2和c1为培养前后硝态氮的含量，v1和v2分别为培养液体积和取样中所带入的水分，m用MLSS取代，t为培养时间。
表1 反硝化培养液组成( mg· L- 1 )
培养液种类
培养液组成
KH2PO4K2HPO4NO-3-N 葡萄糖
3 倍碳源0. 2 0. 2 150 450
关键在于确定取样量的确定
硝化强度：用测定硝化速率的方法确定
1.1.1硝化强度、反硝化强度
表2.4 微生物指标
序号指标方法
1 硝化强度溶液培养法（据亚硝酸盐的残余量测定硝化作用强度）i
2 反硝化强度溶液培养法（据硝酸盐的残余量测定反硝化作用强度）ii
i 许光辉,微生物,郑洪元,李凤珍,卢耀波. 土壤微生物分析方法手册[M]. 农业出版社, 1986.
ii 郑仁宏, 邓仕槐, 李远伟, 等. 表面流人工湿地硝化和反硝化强度研究[J]. 环境污染与防治, 2007, 29(1): 37-43.。
同步硝化反硝化
同步硝化反硝化的出路，究竟在何方？古语云：殊途同归。
对于污水脱氮来说，亦是如此。
处理方法并不是只有一种。
方法一：依照传统生物脱氮理论，在脱氮过程中需要经过硝化和反硝化两个过程，最终将氨氮转化为氮气而解决污水处理脱氮问题。
生物脱氮原理如下：硝化作用是在亚硝酸菌作用下将氨氮转化为NO2-N，然后硝酸菌将NO2-N转化为NO3-N。
反硝化作用是指在厌氧或缺氧情况下将NO3-N转化为NO2-N，并最终将NO2-N转化为N2。
方法二：然而，近年来，国内外的不少研究和报告证明存在着同步硝化反硝化现象。
同步硝化反硝化又称短程硝化反硝化。
是指在同一反应器内同步进行硝化反应和反硝化反应。
这样的反应中，反硝化可以直接利用硝化作用转化的NO2-N进行反应，而不必将氨氮转化为NO3-N，可以减少能源的消耗，以及对氧的需求。
条条道路通罗马，那么总有一条是最合适的吧？那么，相对于传统脱氮反应来说，同步硝化反硝化又具有什么样的优势呢？根据化学计量学统计，与传统硝化反硝化脱氮反应相比，同步硝化反硝化具有以下优势：1.在硝化阶段可以减少25%左右的需氧量，减少对曝气的需求，就是减少能耗；2.在反硝化阶段减少了40%的有机碳源，降低了运行费用；3.NO2-N的反硝化速率比NO3-N的反硝化速率高63%左右；4.减少50%左右污泥；5.反应器容积可以减少30%-40%左右；6.反硝化产生的OH－可以原地中合硝化作用产生的H＋,能有效保持反应容器内的PH。
（以上数据出自论文：《同步硝化反硝化脱氮机理分析及影响因素研究》）既然有这么多的优势，那么为什么同步硝化反硝化工艺一直没能得到推广呢？这个，就要用一句古语来解释了：祸兮，福之所倚，福兮，祸之所伏。
也就是说，有利就有弊。
同步硝化反硝化工艺进入人们的视线以来，科学家以及相关的研究人员在上面倾注了大量的精力进行研究，对影响同步硝化反硝化反应的因素有了详细的了解。
同步硝化反硝化的影响因素总结如下：1.溶解氧（DO）控制系统中溶解氧，对获得高效的同步硝化反硝化具有极其重要的意义。
反硝化硝化工艺
反硝化硝化工艺反硝化硝化工艺是一种常用的废水处理技术，通过细菌的作用将废水中的氨氮转化为无害的氮气释放到大气中。
本文将从工艺原理、应用案例和优缺点三个方面介绍反硝化硝化工艺。
一、工艺原理反硝化硝化工艺是一种生物处理技术，利用硝化细菌和反硝化细菌对废水中的氨氮进行转化。
首先，废水中的氨氮经过硝化细菌的作用被氧化为亚硝酸盐，然后亚硝酸盐再被反硝化细菌还原为氮气。
整个过程可以用以下化学反应式表示：NH4+ → NO2- → NO3- → N2↑二、应用案例反硝化硝化工艺被广泛应用于城市污水处理厂、工业废水处理厂和农村生活污水处理等领域。
以城市污水处理厂为例，该工艺可以有效去除废水中的氨氮，达到排放标准。
例如，某市某污水处理厂采用反硝化硝化工艺处理废水，经过处理后的水质达到了国家二级A 标准，达到了可回用水的要求。
这不仅节约了水资源，还减轻了环境污染。
三、优缺点反硝化硝化工艺具有以下优点：1. 处理效果好：反硝化硝化工艺可以高效去除废水中的氨氮，使废水达到排放标准。
2. 节能环保：该工艺利用细菌的作用进行废水处理，不需要添加化学药剂，节约能源并减少化学物质对环境的污染。
3. 适应性强：反硝化硝化工艺适用于不同类型的废水处理，适用于不同规模的污水处理厂。
4. 运行成本低：与其他废水处理工艺相比，反硝化硝化工艺的运行成本较低。
然而，反硝化硝化工艺也存在一些缺点：1. 对操作要求高：该工艺需要精确控制废水中的氧气含量和温度等参数，对操作人员的要求较高。
2. 需要一定的运行时间：反硝化硝化工艺需要一定的时间来完成氨氮的转化，处理效率相对较低。
3. 对初始废水质量要求高：反硝化硝化工艺对废水的初始质量要求较高，若废水中含有较高浓度的重金属离子或有毒物质，可能会对细菌的生长产生不利影响。
反硝化硝化工艺是一种有效的废水处理技术，具有处理效果好、节能环保等优点。
然而，对操作要求高和需要一定的运行时间等缺点也需要我们在实际应用中加以注意。
水体硝化反硝化
水体中的硝化和反硝化是指氮循环过程中的两个重要环节，对水体生态系统的氮素转化具有重要影响。
1. 硝化：硝化是指氨态氮转化为硝态氮的过程，主要由两个步骤组成：氨氧化和亚硝化。
在氨氧化过程中，氨被氨氧化细菌氧化为亚硝酸，然后在亚硝化过程中，亚硝酸再被亚硝化细菌氧化为硝酸。
2. 反硝化：反硝化是指硝态氮还原为气态氮气或氧化亚氮的过程，主要由一些厌氧细菌完成。
这些细菌利用硝酸离子或亚硝酸盐作为电子受体，并将其还原为氮气或氧化亚氮，释放出氮气或氧化亚氮到大气中。
硝化和反硝化在水体中起着至关重要的作用：
-硝化：有助于氮的循环，将氨态氮转化为硝态氮，提供植物所需的养分，促进水生植物的生长。
-反硝化：有助于减少水体中的硝态氮含量，防止水体富营养化和藻类过度生长，维持水体生态平衡。
水体中的硝化和反硝化过程受到环境因素的影响，如温度、氧气浓度、微生物种类和数量等。
合理管理水体中的氮素循环，有助于维护水生态系统的健康和平衡。
碳源反硝化方程式
碳源反硝化方程式
反硝化是指一些细菌通过利用有机物作为电子供体来减少硝酸盐至氮气的过程。
其中，有机物（如乙醇、乙酸、异戊烷等）是碳源，通过与硝酸盐的反应产生氮气。
不同有机物的反硝化方程式可能有所不同，下面是一些常见有机物的反硝化方程式示例：
1. 乙醇反硝化方程式：
C2H5OH + 2NO3- -> 2CO2 + N2 + 3H2O
2. 乙酸反硝化方程式：
CH3COOH + 4NO3- -> 2CO2 + 2N2 + 2H2O
3. 异戊烷反硝化方程式：
C5H12 + 8NO3- -> 5CO2 + 4N2 + 6H2O
需要注意的是，这些方程式仅代表一种有机物与硝酸盐的反应，实际情况可能更为复杂，且反硝化过程受到许多因素（如pH、温度等）的影响。
硝化原理
三、生物硝化过程环境影响因素
氧化还原电位（ORP）
在理论上，缺氧段和厌氧段的DO均为零，因此很 难用DO描述。据研究，厌氧段ORP值一般在－160 ～－200mV之间，好氧段ORP值一般在+180mV坐右 ，缺氧段的ORP值在－50～－110mV之间，因此可 以用ORP作为脱氮运行的控制参数。
三、生物硝化过程环境影响因素Байду номын сангаас
二、生物硝化基本概念与生物硝化过程
2、生物硝化动力学
二、生物硝化基本概念与生物硝化过程
二、生物硝化基本概念与生物硝化过程
氨氮氧化速率直接与亚硝氮菌的增长速率有关。 而亚硝酸菌的增长速率又与亚硝酸菌的产率系数 有关。氨氮硝化速率与亚硝酸菌增长速率之间的 关系可以表示为：
二、生物硝化基本概念与生物硝化过程
一、水环境中氮的循环及转化过程
4）同化作用 在生物处理过程中，污水中的一部分氮（氨氮或 有机氮）被同化成微生物细胞的组成成分。微生 物细胞中氮的含量约为12.5％，虽然微生物的内 源呼吸和溶菌作用会使部分细胞中的氮又以有机 氮和氨氮的形式回到污水中，但仍存在于微生物 细胞和内源呼吸残留物中的氮可以在二沉池中通 过泥水分离而从污水中去除。
一、水环境中氮的循环及转化过程
3、氮的去除 废水生物脱氮技术是70年代中期美国和南非等国 的水处理专家们在对化学、催化和生物处理方法 研究的基础上，提出的一种经济有效的处理技术 同化脱氮 废水生物脱氮
异化脱氮
一、水环境中氮的循环及转化过程
a、同化脱氮是指微生物的合成代谢利用水体中的氮 素合成自身物质，从而将水体中的氮转化为细胞 成分而使之从废水中分离。 b、废水生物脱氮利用自然界氮素循环的原理，在水 处理构筑物中营造出适宜于不同微生物种群生长 的环境，通过人工措施，提高生物硝化反硝化速 率，达到废水中氮素去除的目的。 废水脱氮一般由三种作用组成：氨化作用、硝化 作用和反硝化作用。
硝化与反硝化原理
硝化与反硝化原理
硝化和反硝化是生物地球化学循环过程中重要的环节，是氮素循环过程的关键环节之一。
在这个循环中，氮元素从一种形式转换为另一种形式，这是由微生物酶的活动引起的。
在这个过程中，硝化菌（nitrifying bacteria）和反硝化菌（denitrifying bacteria）
起着重要的作用。
硝化是将氨基基团（NH2）通过一系列的化学反应转化为硝酸盐（NO3-）的过程。
硝化菌利用氨、亚硝酸盐和氧来形成硝酸盐。
氨氧化是硝化过程中的第一步，当氨被氨氧化细
菌利用时，它会生成亚硝酸盐（NO2-）。
亚硝酸盐是一个很强的氧化剂，它可以被不同类
型的硝化菌利用来生成硝酸盐。
反硝化是将硝酸盐还原为氮气（N2）或笑气（N2O）的过程。
反硝化菌利用硝酸盐来产生能量并还原硝酸盐。
这个过程有助于在水体和土壤中减少硝酸盐的含量，从而减轻氮素
大量滞留的危险。
反硝化对于保护水体生态系统和减轻土壤中氮素的含量非常重要。
大量
的化肥和废水排放已经导致反硝化的程度受到了影响。
硝酸盐在土壤中的含量随着时间的推移会出现波动。
在土壤中，硝酸盐可以通过植物
吸收，进而通过食物链进入动物体内。
这样就保持了氮元素在生物循环中的流动。
在水体中，硝酸盐也有可能累积，给水中生物的健康带来威胁。
总之，硝化和反硝化是生物地球化学循环过程中不可或缺的一环。
它们是维护广大生
态系统平衡的关键，也是人类保护生态环境的重要手段之一。
下列关于氮循环中进行固氮作用、氨化作用、硝化作用、反
例：下列关于氮循环中进行固氮作用、氨化作用、硝化作用、反硝化作用的微生物的代谢类型的叙述，正确的是（）A、同化作用全是自养型B、同化作用全是异养型C、异化作用全是需氧型D、异化作用既有需氧型也有厌氧型[氮循环]1、N元素N2的形成循环。
2、空气中的N2通过根瘤菌、圆褐固氮菌等的固氮作用（N2→NH3）转变成NH3。
3、在土壤中（硝化细菌的硝化作用：NH3→NO2-→NO3-），即NH3转变成NH4+和NO3—，被植物体吸收利用，将无机氮转变成有机氮，4、有机氮通过食物链进入消费者和分解者体内，通过代谢（某些细菌、真菌的氨化作用：有机氮→NH3 ）有机氮转变成NH3等物质。
5、NH3在反硝化细菌的作用下变成N2，完成N的循环。
[解析]进行固氮作用的微生物包括固氮蓝藻、固氮细胞和部分放线菌。
固氮蓝藻的同化作用类型是自养型，异化作用类型是需氧型。
固氮细菌如根瘤菌、圆褐固氮菌的同化作用类型为异养型，异化作用类型为需氧型。
根瘤菌固氮作用N2→NH3异养需氧型消费者；圆褐固氮菌固氮作用：N2→NH3异养需氧分解者氨化作用是分解者能够把含氮有机物分解为氨的过程，其同化作用类型为异养型，异化作用类型为需氧型（如枯草杆菌）或厌氧型（如破伤风杆菌）。
某些细菌、真菌氨化作用：有机氮→NH3异养需氧型分解者硝化作用指硝化细菌，利用氨氧化分解为亚硝酸或硝酸的过程中，将无机物合成有机物，NO3—还原为NO2—并最终还原为N2的过程。
硝化细菌硝化作用：NH3→NO2-→NO3-自养需氧型生产者反硝化细菌的代谢类型为异养厌氧型。
反硝化细菌反硝化作用：NO3-→NO2-→N2异养厌氧型分解者综上可知，上述微生物的代谢类型，同化作用类型既有自养型又有异养型，异化作用类型既有需氧型又有厌氧型。
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硝化作用和反硝化作用方程式
硝化作用和反硝化作用是生物地球化学循环中重要的氮循环过程。
氮是生物体中不可或缺的元素，它在大气中占据了七成，但在生物体内的含量却相对较低。
硝化作用和反硝化作用是维持氮的循环平衡的关键过程。
硝化作用是指氨氧化细菌将氨氧化为亚硝酸，再由亚硝酸氧化细菌将亚硝酸氧化为硝酸的过程。
这个过程主要发生在土壤和水体中，涉及到两种细菌：氨氧化细菌和亚硝酸氧化细菌。
氨氧化细菌（Nitrosomonas）是一类能够将氨氧化为亚硝酸的细菌。
它们利用氨氧化酶将氨转化为亚硝酸，反应式如下：
NH3 + 1.5O2 → NO2- + H2O + 2H+
亚硝酸氧化细菌（Nitrobacter）则进一步将亚硝酸氧化为硝酸，反应式如下：
NO2- + 0.5O2 → NO3-
硝化作用是一个氧化过程，需要充足的氧气供应。
氨氧化细菌和亚硝酸氧化细菌分别存在于土壤和水体中，它们共同协作完成氨氧化和亚硝酸氧化的反应，将氨转化为硝酸。
反硝化作用是指某些特定的细菌利用硝酸作为电子受体进行呼吸代谢，将硝酸还原为氮气（N2）释放到大气中。
这个过程主要发生在缺氧或微氧的环境中，例如湿地、淤泥等。
反硝化作用的细菌主要
是厌氧细菌，它们利用硝酸还原酶将硝酸还原为氮气，反应式如下：2NO3- → N2 + 2NO2-
反硝化作用起到了氮气的释放和氮循环的调节作用。
在湿地等缺氧环境中，硝酸是细菌的主要氮源，通过反硝化作用将硝酸还原为氮气，维持了氮的循环平衡。
硝化作用和反硝化作用是氮循环中相互联系的两个过程。
硝化作用将有机氮和无机氮转化为硝酸，提供了植物吸收氮的来源。
而反硝化作用将硝酸还原为氮气，释放到大气中，起到了氮的去除作用。
两者相互配合，维持了氮在生物地球化学循环中的平衡。
总结起来，硝化作用和反硝化作用是氮循环中重要的过程。
硝化作用将氨氧化为亚硝酸，再将亚硝酸氧化为硝酸，提供了植物吸收氮的来源。
反硝化作用则将硝酸还原为氮气，释放到大气中，起到了氮的去除作用。
两者相互配合，维持了氮在生物地球化学循环中的平衡。