咱们今天专门梳理硝化和反硝化的核心知识，还有实际应用里常遇到的问题，看完能帮大家少踩坑～

一、先搞懂 3 个基础概念

1、硝化反应

简单说，就是在有氧气（好氧）的环境下，靠两种自养型微生物 —— 亚硝酸盐菌和硝酸盐菌，把水里的氨氮先变成亚硝酸盐氮，再变成硝酸盐氮的过程。整个反应分 “亚硝化” 和 “硝化” 两步走，核心是靠这两种菌的作用。

2、反硝化反应

和硝化相反，反硝化得在没氧气（缺氧）的环境下进行。靠的是兼氧性的脱氮菌（也就是反硝化菌），把之前硝化出来的亚硝酸盐氮（NO₂⁻-N）和硝酸盐氮（NO₃⁻-N）还原成氮气（N₂），这样氮就从水里跑掉了。

反硝化菌是异养菌，缺氧的时候它会拿硝酸盐里的氧当 “电子受体”，再拿有机物当 “电子供体” 来获取能量，同时把有机物氧化稳定。对应的反应方程式是这样的：

NO₂⁻ + 3H（电子供给体 - 有机物）→ 0.5N₂ + H₂O + OH⁻

NO₃⁻ + 5H（电子供给体 - 有机物）→ 0.5N₂ + 2H₂O + OH⁻

3、短程硝化反硝化

这个是简化版的脱氮工艺。短程硝化就是氨氮（NH₃）只变成亚硝酸盐根（NO₂⁻），不再往下变成硝酸盐根（NO₃⁻）；然后亚硝酸盐根直接变成氮气（N₂），这叫短程反硝化。整个过程就是 “NH₃→NO₂⁻→N₂”，能直接把水里的氨氮去掉，步骤更短。

二、影响硝化反硝化效果的 9 个关键因素

这部分数据很重要，实际操作时照着调，效果会更稳～

1、pH 值

• 硝化反应：适宜 pH 是 7.0～8.0。其中亚硝酸盐菌在 7.0～7.8 时最活跃，硝酸盐菌在 7.7～8.1 时活性最好；要是 pH 降到 5.5 以下，硝化反应基本就停了。

• 反硝化反应：最适 pH 是 7.0～7.5。

• 要是同步做硝化和反硝化，考虑到两者碱度的消耗和产生，最适合的 pH 大概是 7.5。

2、溶解氧（DO）

• 硝化：DO 得保持在 2～3mg/L，最低不能低于 1mg/L；要是 DO 降到 0.5～0.7mg/L 以下，氨氮的硝化就会被抑制。

• 反硝化：得在缺氧环境，DO 要控制在 0.2～0.5mg/L。因为氧气会和硝酸盐抢 “电子供体”，还会抑制反硝化菌里关键酶的活性。

3、温度

• 硝化：适宜温度 20～30℃，亚硝酸盐菌最适温度是 35℃，硝酸盐菌是 20～40℃；15℃以下，硝化速度会掉得很厉害。

• 反硝化：最适温度大概 30℃；低于 5℃或者高于 40℃，反硝化基本就停了。

4、碱度

一般污水处理厂的碱度要维持在 200mg/L 左右。这里有两个关键反应的碱度变化，大家可以参考：

• 硝化时：把 1g 氨氮氧化成硝酸盐氮，大概要消耗 7.14g 碳酸氢盐（按 CaCO₃算）的碱度。

• 反硝化时：把 1g 硝酸盐氮还原成氮气，大概能产生 3.57g 碱度（按 CaCO₃算），还需要 2.86g 左右的有机物（按 BOD5 算）。

另外，微生物分解 1mg 有机碳源（BOD5），大概能产生 0.1mg 碱度（按 CaCO₃算）。

5、碳氮比（C/N）

• 硝化：硝化菌是自养菌，硝化池里有机碳不能太多，不然异养菌长得太快，硝化菌就抢不到营养了（控制好 BOD5/TKN 的比例）。

• 反硝化：反硝化菌是异养菌，得靠有机碳当 “电子供体”，所以碳源越足、C/N 越高，反硝化效果越好，总氮（TN）去除率也越高。要是 BOD5/TN＞3，碳源够了，不用额外加；要是不够就得补。

6、水力停留时间（HRT）

• 硝化：HRT 控制在 4～10 小时就行。

• 反硝化：HRT 控制在 1～4 小时。

要是 HRT 太短，菌没来得及反应就流走了；太长也没用，反而会让菌 “饿肚子”（有机负荷太低），活性下降。

7、污泥停留时间（SRT）

硝化的 SRT 一般控制在 10～20 天。因为硝化菌长得特别慢（最大比生长速率才 0.3～0.5 天⁻¹），SRT 必须比它的 “最小世代时间” 长，才能留住足够的硝化菌；但 SRT 太长也不行，会让菌缺营养死亡。

（小解释：比生长速率 μ—— 就是每小时每单位质量的菌体，能增加的菌体量）

8、氧化还原电位（ORP）

• 硝化段：ORP 大概在 + 180mV 左右。

• 反硝化段：ORP 在 - 50～-110mV 之间。

ORP 能反映水的氧化还原性，数值越高氧化性越强。尤其 DO 低的时候，DO 稍微变一点，ORP 就会有明显变化，所以可以靠 ORP 间接控 DO。

9、碳源投加量

关键是知道不同碳源对应的 COD 和 BOD5—— 比如甲醇、乙醇、乙酸、乙酸钠、葡萄糖，它们各自 1 克能对应多少 COD、多少 BOD5，投加时按这个算量就行（原文没给具体数值，实际用的时候可以查对应参数）。

三、19 个常见问题及解答（实操必看）

问题 1：实际用的时候，反硝化的碳氮比控制在多少好？5 以下还是 6～8？

答：个人觉得控制在 6～8 比较合适。

问题 2：盐度 2% 会抑制硝化菌，这里说的盐度是纯氯化钠吗？

答：实验室里用的是纯氯化钠；实际应用中可能会有点差别，但基本控制在 2% 左右，超过的话菌种活性会受很大影响。

问题 3：你说的这些菌，适合普通活性污泥法，还是也能用于接触氧化、载体流化床？

答：都能用。只要是生化处理系统，理论上都能加特殊菌种来强化效果。

问题 4：城镇污水处理厂，硝化菌一般投加多少量？

答：主要看两个数据：一是进水氨氮浓度（一般 30～50mg/L，出水要控制在 5mg/L 以下）；二是停留时间。城镇污水厂用硝化菌不多，大概是十万分之一的量，建议前期投 3 次，效果会更稳。

问题 5：硝化细菌抑制剂里的 N-serve 是什么东西？

答：是一种复杂的化合物，叫 2 - 氯 - 6-(三氯甲基) 吡啶。

问题 6：硝化反硝化需要补碱度，用碳酸钠和氢氧化钠哪个效果好？区别大吗？

答：碳酸钠效果更好，但价格也更贵。

问题 7：硝化菌耐毒性冲击的能力怎么样？反硝化菌的负荷一般是多少？

答：硝化菌耐毒性冲击的能力通常不太好，因为它是自养菌，有毒物质多了影响很大；反硝化菌的负荷没法一概而论，得看池子里菌的量。

问题 8：我们的 AO 工艺运行时，好氧池 pH 是 6.2，COD600mg/L，氨氮 140mg/L，pH 调到多少合适？加片碱在好氧池行不？

答：pH 调到 7.0～7.5 就行，加片碱是可以的。

问题 9：你们的硝化菌、反硝化菌是固态的吗？需要活化吗？

答：硝化菌是液态的，反硝化菌是固态的。

问题 10：很多特种废水水量不大，想知道菌种制备成本高不高？还有从制备菌种到看到处理效果，大概要多久？

答：一般菌株都能快速大规模制备。成本要看菌株：芽孢类菌株成本低，硝化菌是化能自养型，成本相对高；要是需要特殊保藏，成本也会增加。通常菌株加进去后，一周左右就能看到效果。

问题 11：特定菌种投进去后，要是进水没冲击，会不会自然衰减？比如石化废水处理案例里，出水先降后又波动上升，这是为啥？

答：和菌株种类有关。有些菌能在环境里长期存活，基本不衰减（比如硝化菌）；有些菌会慢慢衰减，这时候就得补加。因为活性污泥系统里，外来菌种会和本土菌竞争，竞争不过就会减少。

问题 12：硝化和反硝化的速度有数据吗？比如 1 克细菌每小时能降解多少氨氮或硝酸盐？

答：硝化速率最好的能到 800mgNH₄⁺-N/(L・h)；反硝化速率不太好测，目前给不出准确数据。

问题 13：很多文献说硝化菌对氨氮起始浓度有要求，怎么看这个事？

答：氨氮浓度太高对硝化菌是有抑制的，哪怕它是专门降解氨氮的。

问题 14：成熟的菌剂能适应各种废水水质吗？对不同水质的适应周期要多久？

答：菌剂对不同水质都有个短暂的适应期。一般硝化菌 3 天就能起作用，7 天内肯定能看到效果。

问题 15：测过表面活性剂对硝化菌的影响吗？硝化菌的抑制剂还有哪些？

答：表面活性剂没测过；抑制剂有很多种，大家可以自己查一下具体类别。

问题 16：除了乙炔，还有哪些常见物质会对硝化菌、亚硝化菌有毒性？

答：常见的比如对革兰氏阴性菌有影响的抗生素，还有铜等重金属，这些对它们都比较敏感。

问题 17：反硝化菌在缺氧区停留多久效果最好？

答：要看硝酸盐的量和菌种浓度 —— 硝酸盐越多，需要的停留时间就越长。

问题 18：硝化菌和反硝化菌的世代周期有多长？

答：硝化菌是化能自养菌，长得慢，世代周期长，通常繁殖一代要 10 小时甚至几十个小时（这也是它成本高的原因）；反硝化菌是一大类菌，只要能把硝酸盐变成氮气的都算，世代周期短、长得快，市面上常见的反硝化菌，繁殖一代只要几十分钟。

问题 19：把回流直接回到厌氧池，反硝化菌能充分发挥作用吗？

答：肯定不行！因为反硝化得在缺氧环境下进行，厌氧池的条件不满足。