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一、硝化细菌及其反应过程
硝化反应是在有氧条件下，氨氮被硝化细菌氧化成为亚硝酸盐和硝酸盐的过程。这一过程包括两个基本步骤：亚硝化反应和硝化反应。亚硝化菌将氨氮转化为亚硝酸盐，而硝化菌则将亚硝酸盐转化为硝酸盐。这两种细菌都是化能自养菌，利用CO2、CO32-、HCO3-等作为碳源，并通过NH3、NH4+、或NO2-的氧化还原反应获取能量。整个硝化过程需要在好氧条件下进行，并以氧作为电子受体，氮元素作为电子供体。
二、亚硝化反应与硝化反应的具体方程式
通过一系列复杂的化学反应，氨氮最终转化为硝酸盐。具体来说：
1. 亚硝化反应方程式：
55NH4++76O2+109HCO3→C5H7O2N﹢54NO2-+57H2O+104H2CO3
2. 硝化反应方程式：
400NO2-+195O2+NH4-+4H2CO3+HCO3-→C5H7O2N+400NO3-+3H2O
总体反应过程中，每氧化1克氨氮需要耗氧4.57克，并消耗碱度7.14克，表现为PH值的下降。
三、反硝化细菌及其反硝化过程
与硝化反应相反，反硝化反应是在缺氧条件下，利用反硝化菌将亚硝酸盐和硝酸盐还原为氮气并从水中逸出的过程。这一反应是硝化反应的逆过程，反硝化菌是一类化能异养兼性缺氧型微生物。它们在缺氧条件下，利用硝酸盐和亚硝酸盐中的N3+和N5+作为电子受体进行呼吸。
四、反硝化过程中的化学反应与物质转化
反硝化过程中，反硝化菌需要有机碳源作为电子供体。每转化1gNO2-或NO3-为N2时，都需要相应的有机物（以BOD表示）。这个过程会产生碱度。如果污水中碳源有机物浓度不足，需要补充易于生物降解的碳源有机物，如甲醇。
五、结论
