pH值酸碱度是影响硝化作用的重要因素。硝化细菌对pH反应很敏感，在pH中性或微碱性条件下（pH为8～9的范围内），其生物活性强，硝化过程迅速。

　　若pH＞9.6时，虽然NH4＋转化为NO2-和NO3-的过程仍然异常迅速，但是从NH4的电离平衡关系可知，NH3的浓度会迅速增加。由于硝化菌对NH3极敏感，结果会影响到硝化作用速率。

　　在酸性条件下，当pH＜7.0时硝化作用速度减慢，pH＜6.5硝化作用速度显著减慢，硝化速率将明显下降。pH＜5.0时硝化作用速率接近零。

　　由硝化方程式可知，随着NH3-N被转化成NO3--N，会产生部分矿化酸度H+，这部分酸度将消耗部分碱度，每克NH3-N转化成NO3--N约消耗7.14g碱度(以CaCO3计)。因而当污水中的碱度不足而TKN负荷又较高时，便会耗尽污水中的碱度，使混合液中的pH值降低至7.0以下，使硝化速率降低或受到抑制。

　　如果无强酸排人，正常的城市污水应该是偏碱性的，即pH一般都大于7.0，此时的pH则主要取决于入流污水中碱度的大小。

　　所以，在生物硝化反应器中，应尽量控制混合液pH＞7.0，制pH＞7.0，是生物硝化系统顺利进行的前提。

　　硝化反应过程：在有氧条件下，氨氮被硝化细菌所氧化成为亚硝酸盐和硝酸盐。他包括两个基本反应步骤：由亚硝酸菌（Nitrosomonas sp）参与将氨氮转化为亚硝酸盐的反应；硝酸菌（Nitrobacter sp）参与的将亚硝酸盐转化为硝酸盐的反应，亚硝酸菌和硝酸菌都是化能自养菌，它们利用CO2、CO32-、HCO3-等作为碳源，通过NH3、NH4+、或NO2-的氧化还原反应获得能量。硝化反应过程需要在好氧（Aerobic或Oxic）条件下进行，并以氧做为电子受体，氮元素做为电子供体。其相应的反应式为：

　　通过上述反应过程的物料衡算可知，在硝化反应过程中，将1g氨氮氧化为硝酸盐氮需好氧4.57g（其中亚硝化反应需耗氧3.43克，硝化反应耗氧量为1.14克），同时约需耗7.14g重碳酸盐（以CaCO3计）碱度。

　　反硝化反应过程：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而从污水中逸出，从而达到除氮的目的。

　　反硝化是将硝化反应过程中产生的硝酸盐和亚硝酸盐还原成氮气的过程，反硝化菌是一类化能异养兼性缺氧型微生物。当有分子态氧存在时，反硝化菌氧化分解有机物，利用分子氧作为最终电子受体，当无分子态氧存在时，反硝化细菌利用硝酸盐和亚硝酸盐中的N3+和N5+做为电子受体，O2-作为受氢体生成水和OH-碱度，有机物则作为碳源提供电子供体提供能量并得到氧化稳定，由此可知反硝化反应须在缺氧条件下进行。从NO3-还原为N2的过程如下：

　　反硝化过程中，反硝化菌需要有机碳源（如碳水化合物、醇类、有机酸类）作为电子供体，利用NO3-中的氧进行缺氧呼吸。其反应过程可以简单用下式表示：

　　污水中含碳有机物作为反硝化反应过程中的电子供体。通过上述反应过程的物料衡算可知，每转化1gNO2-为N2时，需有机物（以BOD表示）1.71g；每转化1gNO3-为N2时，需有机物（以BOD表示）2.86g。同时产生3.57g重碳酸盐碱度（以CaCO3计）。

　　综上所述，硝化反应每氧化1g氨氮耗氧4.57g，消耗碱度7.14g，表现为pH值下降。在反硝化过程中，去除硝酸盐氮的同时去除碳源，这部分碳源折合DO 2.6g，另外，反硝化过程中补偿碱度3.57g。所以，全程硝化反硝化过程需要消耗3.57g碱度。

　　而当污水中的碱度不足而TKN负荷又较高时，便会耗尽污水中的碱度，使混合液中的pH值降低至7.0以下，使硝化速率降低或受到抑制。

　　所以，在生物硝化脱氮中，应尽量控制混合液pH＞7.0，制pH＞7.0，是生物硝化系统顺利进行的前提。而要准确控制pH，则必须向污水中加碱。

　　在实际工程应用中，对于典型的城市污水，进水中NH3-N浓度一般为20～40mg/L（TKN约50～60mg/L），碱度约200mg/L(以Na2CO3计)左右。

　　1、一般来说，在硝化反应中每硝化1gNH3-N需要消耗7.14g碱度，所以硝化过程中需要的碱度量可按下式计算：

　　2、对于含氨氮浓度较高的工业废水，通常需要补充碱度才能使硝化反应器内的pH值维持在7.2～8.0之间。计算公式如下：

　　3、实际工程中进行碱度核算应考虑以下几部分：入流污水中的碱度，生物硝化消耗的碱度，分解BOD5产生的碱度，以及混合液中应保持的剩余碱度。要使生物硝化顺利进行，必须满足下式：

　　ALKE — 混合液中应保持的碱量，ALKE一般按曝气池排出的混合液中剩余50mg/L碱度(以Na2CO3计)计算。

　　对于价格来说，氢氧化钠最贵，氢氧化钙最低；对于碱度来说，氢氧化钠最强，碳酸钠最低；对于产泥量来说，氢氧化钙会产生大量的污泥，氢氧化钠和碳酸钠无（极少）多余污泥产生；对于危险性来说，氢氧化钠属于危化品，碱性太强，危险性最大，管理及运输上要求较高，氢氧化钙及碳酸钠不属于危化品，碱性较弱，危险性较小。

　　对于碱的选择，需要根据实际要求，有些污水厂因为成本原因使用氢氧化钙，有些因为工艺需要选择氢氧化钠，所以，碱没有贵贱之分，只有适不适合自己。

　　如前所述，硝化反应中每消耗1g氨氮要消耗碱度7.14g。一般污水尤其是工业污水对于硝化反应来说，碱度往往是不够的，因此应投加必要的碱量以维持适宜的pH值，保证硝化反应的正常进行。

　　因此，该硝化系统内碱源不足。如果不外加碱源，pH将降低，抑制硝化进行，出水NH3-N超标。如果外加碱源，则投碱量为：