硝化反應是在好氧條件下，通過亞硝酸鹽菌和硝酸鹽菌的作用，將氨氮氧化成亞硝酸鹽和硝酸鹽的過程，稱為硝化作用。主要方程式如下：
NH4++1.5O2→NO2-+H2O+2H+
NO2-+0.5O2→NO3-
反硝化反應是在厭氧條件下，由于兼性脫氮菌(反硝化菌)的作用，將NO2--N和NO3--N還原成N2和水的過程，稱為反硝化。反硝化反應方程式為：
NO2-+3H(電子供給體-有物) → 0.5N2+H2O+OH-
NO3-+5H(電子供給體-有機物)→ 0.5N2+2H2O+OH-
由以上硝化反應和亞硝化反應的方程式來看，在一體化污水處理設備好氧池內(nèi)進行硝化反應，在一體化污水處理設備厭氧池內(nèi)進行反硝化反應。好氧池內(nèi)是將氨氮轉(zhuǎn)化成硝態(tài)氮的過程，所以去除氨氮的步驟是在好氧池內(nèi)完成的，但是好氧池內(nèi)只是氮的形態(tài)變化，總量并沒有變化，因此硝化反應實際上是將氨氮轉(zhuǎn)化為了總氮。而總氮的去除是分為兩個步驟，首先是在好氧池內(nèi)進行硝化反應，將氨氮轉(zhuǎn)化成硝態(tài)氮，然后在厭氧池內(nèi)將硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化成N2釋放，從而實現(xiàn)了氨氮和總氮的去除。
為了保證缺氧池碳源的充足，正常的一體化污水處理設備流程都是缺氧池在前好氧池在后，經(jīng)過以上的方程式及分析，去除總氮需要將硝化反應之后的污水再回流至缺氧池內(nèi)進行反硝化反應，所以好氧池和缺氧池之間需要加硝化液回流泵，回流比不小于200%。
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