硝化和反硝化是污水處理過程中用于去除氨氮(NH??或NH?)的關鍵步驟，通常應用于廢水處理廠中。這兩個過程都是生物處理的一部分，涉及微生物的作用來轉化和去除廢水中的氮化合物。
硝化過程
硝化是將氨氮轉化為硝酸鹽(NO??)的過程，它分為兩個階段，由兩種不同的細菌群落催化：
硝化過程硝化是將氨氮轉化為硝酸鹽(NO??)的過程，它分為兩個階段，由兩種不同的細菌群落催化：
亞硝化：在這個階段，氨氮首先被亞硝化細菌如Nitrosomonas和Nitrosospira氧化為亞硝酸鹽(NO??)。
硝化：接下來，亞硝酸鹽被硝化細菌如Nitrobacter和Nitrospira進一步氧化為硝酸鹽。
反硝化過程反硝化是將硝酸鹽轉化為氮氣(N?)的過程，從而從廢水中去除氮。這一過程由異養細菌執行，它們利用有機物作為電子供體，在缺氧條件下將硝酸鹽還原為氮氣。
實際上，反應中的有機物可以是甲醇(CH?OH)，也可以是廢水中的其他有機碳源。反硝化過程產生的氮氣最終逸出到大氣中，從而完成氮的去除。
為了有效地在廢水處理系統中實現硝化和反硝化，通常需要設計具有好氧區(硝化)和厭氧/缺氧區(反硝化)的反應器，以及適當的回流系統來維持所需的微生物群落和條件。
這些過程對于控制水體富營養化和保護水環境質量至關重要，因為過量的氮會導致藻類過度生長和其他生態問題。