废水中的氮通常以有机氮和无机氮两种形态存在。有机氮主要有：胺基，氨基，硝基化合物及其他氮有机物；无机氮主要有：氨，硝酸盐，亚硝酸盐等。有机氮经厌氧或好氧生物处理后，一小部分转化为细胞物质外，大部分将以无机氮的形式随废水流出。
在常温下，废水中pH＜7时，氮主要以铵离子NH4+的形态存在；当废水中pH＞10时，氮主要以氨分子NH3的形态存在，当废水中pH在7-10之间时，氮主要以氨分子和铵离子两种形态同时存在。
所谓的硝化是指在好氧条件下，水中的氨在微生物作用下，被氧化为硝酸盐的过程，其反应如下：
NH4++2O2→NO3-+2H++H2O
参与的微生物主要为两类不同的自养菌，硝酸盐菌和亚硝酸盐菌。亚硝酸盐菌将氨氧化为亚硝酸盐，这个过程称之为亚硝酸化；
NH4++1.5O2→NO2-+2H++H2O
硝酸菌将亚硝酸盐进一步氧化为硝酸盐，这个过程称为硝酸化。
NO2+0.5O2→NO3-
亚硝酸菌和硝酸菌统称为硝化菌。参与亚硝化过程的微生物主要为亚硝化毛杆菌属和亚硝化球菌属。参与硝化过程的微生物主要为硝化杆菌属。
与异养菌相比，硝化菌的比增长速率很小，因此，氨的细胞产率也很低。硝化菌除需要氨和氧之外，还需要无机碳来进行细胞合成。实际中，在氧化氨的过程中，硝化菌获得的能量主要用来利用无机碳源合成细胞物质。
尽管在纯硝化菌种培养过程中，亚硝化菌和硝化菌各自氧化速率差异不大，但研究表明，在两者共同存在的混合菌群中，硝化菌的氧化速率随着其本身所占比例的减少而增大。在常规的硝化系统中，即使亚硝化菌与硝化菌的数量比例达到3：1，仍不至于发生亚硝化菌的积累。
文章来源：www.hongchongtech.cn
