硝化反应和反硝化反应是生物处理中的两个重要过程，分别涉及氮素的氧化和还原。
硝化反应
定义：硝化反应是在好氧条件下，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：
亚硝化：氨氮（NH3）被氧化成亚硝酸盐（NO2^-）。
硝化：亚硝酸盐进一步被氧化成硝酸盐（NO3^-）。
反应方程式：
亚硝化：NH4^+ + 1.5O2 → NO2^- + H2O + 2H^+
硝化：NO2^- + 0.5O2 → NO3^-
特点：硝化反应是耗氧过程，需要充足的溶解氧（DO），一般控制在2~3mg/L，以确保硝化菌的正常生长和代谢。
反硝化反应
定义：反硝化作用也称脱氮作用，是在缺氧条件下，通过兼性脱氮菌（反硝化菌）的作用，将硝酸盐（NO3^-）和亚硝酸盐（NO2^-）还原成分子态氮（N2）或一氧化二氮（N2O）的过程。
反应过程：
反硝化：NO2^- + 3H^+（电子供给体，如有机物） → 0.5N2 + H2O + OH^-
NO3^- + 5H^+（电子供给体，如有机物） → 0.5N2 + 2H2O + OH^-
反应方程式：
NO2^- + 3H^+ +有机物 → 0.5N2 + H2O + OH^-
NO3^- + 5H^+ +有机物 → 0.5N2 + 2H2O + OH^-
特点：反硝化反应是厌氧过程，不需要溶解氧，通常在DO浓度低于0.5mg/L下进行，以充分利用有机物作为电子供体。
建议
硝化反应：控制好氧池内的溶解氧浓度在2~3mg/L，以保证硝化菌的高效运行。
反硝化反应：在缺氧条件下进行，需控制溶解氧浓度在0.2~0.5mg/L，同时确保有足够的有机物作为电子供体。
pH值：硝化菌的最佳pH值范围为8.0~8.4，反硝化菌的最佳pH值范围为6.5~7.5，以保证两者的最佳生长和代谢。
碳源：硝化反应中，有机物浓度不宜过高，以免影响硝化菌的优势生长；反硝化反应中，BOD/N比值是控制脱氮效果的关键因素。