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下面根據影響硝化菌生長的因素來確定硝化菌培養時應控制的指標。主要有以下幾種：
①溫度
在生物硝化系統中，硝化細菌對溫度的變化非常敏感，在5～35℃的范圍內，硝化菌能進行正常的代謝活動。當廢水溫度低于15℃時，硝化速率會明顯下降，當溫度低于10℃時已啟動的硝化系統可以勉強維持，硝化速率只有30℃時的硝化硝化速率的25%。盡管溫度的升高，生物活性增大，硝化速率也升高，但溫度過高將使硝化菌大量死亡，實際運行中要求硝化反應溫度低于38℃。所以高氨廢水工程的調試應盡量選擇氣溫15度以上的季節，如果必須在冬季啟動，應盡量選用高氨污水廠的菌種，或有保溫、加溫措施的系統。
②溶解氧
氧是硝化反應過程中的電子受體，反應器內溶解氧高低，必將影響硝化反應得進程。在活性污泥法系統中，大多數學者認為溶解氧應該控制在1.5～2.0mg/L內，低于0.5mg/L則硝化作用趨于停止。當前，有許多學者認為在低DO（1.5mg/L）下可出現SND現象。在DO＞2.0mg/L，溶解氧濃度對硝化過程影響可不予考慮。但DO濃度不宜太高，因為溶解氧過高能夠導致有機物分解過快，從而使微生物缺乏營養，活性污泥易于老化，結構松散。此外溶解氧過高，過量能耗，在經濟上也是不適宜的。

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生物膜法是模擬了自然界中土壤自凈的一種污水處理法，它使微生物群體附著于固體填料的表面，形成生物膜。當廢水流經新設置的濾料表面，游離態的微生物及懸浮物通過吸附作用附著在濾料表面，構成了生物膜。隨著污水的流入，微生物不斷生長繁殖從而使生物膜逐步增厚，經過10~30d左右，就可形成成熟的工作正常的生物膜。生物膜一般呈蓬松的絮狀結構，微孔較多，表面積很大，因此具有很強的吸附作用，有利于微生物進一步對這些被吸附的有機物的分解和利用。當生物膜增厚到一定程度，將受到水力的流涮作用而發生剝落。適當的剝落可使生物膜得到更新。生物膜的外表層的微生物一般為好氣菌，因而稱好氣層。內層因受氧擴散的影響而供氧不足，因而使厭氧菌大量繁殖形成厭氧層。
生物膜微生物以吸附和沉積于膜上的有機物為營養物質，將一部分物質轉化為細胞物質進行繁殖生長，成為生物膜中新的活性物質，另一部分物質轉化為排泄物，在轉化過程中釋放能量，滿足微生物生長的需要。增殖的生物膜脫落后進入廢水，在二次沉淀池中被截留下來，成為污泥。如果有機物負荷比較高，生物膜對吸附的有機物來不及氧化分解時，能形成不穩定的污泥，這類污泥需要進行再處理。

生物脫氮理論認為生物脫氮主要包括硝化和反硝化2個生化過程,并由有機氮氨化、硝化、反硝化及微生物的同化作用來完成。
氨化作用即水中的有機氮化合物在氨化細菌分解作用下轉化為氨氮。一般氨化過程與微生物去除有機物同時進行,氨化作用進行得很快,有機物去除結束時,氨化過程也已完成,故無需采取特殊的措施。
硝化作用即在供氧充足的條件下,水中的氨氮首先在亞硝化細菌的作用下被氧化成亞硝酸氮,然后再在硝化細菌的作用下進一步氧化成硝酸氮。由于亞硝化細菌和硝化細菌的生長速率低,所以要求較長的污泥齡。
反硝化作用是由反硝化細菌完成的生物化學過程。在缺氧條件下,反硝化細菌將硝化產生的亞硝酸氮和硝酸氮還原成氣態氮(N2)或N2O、NO。由于反硝化細菌是兼性厭氧菌,只有在缺氧或厭氧條件下才能進行反硝化,因此需要為其創造一個缺氧或厭氧的環境(好氧池的混合液回流到缺氧池)。