污水處理中的硝化反應是指硝化細菌將污水中的氨氮（NH3-N）轉化為亞硝酸鹽氮（NO2-N）和硝酸鹽氮（NO3-N）的過程。硝化反應是污水處理過程中重要的一步，因為氨氮在水中可以轉化為亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮，這些物質對人類和環境都有害，其中堿度是硝化作用的重要影響因素。

堿度的外在表現就是PH的高低，pH值酸堿度是影響硝化作用的重要因素。硝化細菌對pH反應很敏感，在pH中性或微堿性條件下（pH為8～9的范圍內），其生物活性強，硝化過程迅速。

當pH＞9.6或＜6.0時，硝化菌的生物活性將受到抑制并趨于停止。

若pH＞9.6時，雖然NH4+轉化為NO2-和NO3-的過程仍然異常迅速，但是從NH4的電離平衡關系可知，NH3的濃度會迅速增加。由于硝化菌對NH3極敏感，結果會影響到硝化作用速率。

在酸性條件下，當pH＜7.0時硝化作用速度減慢， pH＜6.5硝化作用速度顯著減慢，硝化速率將明顯下降。pH＜5.0時硝化作用速率接近零。

pH下降的原因有兩個，一是進水堿度不高。二是進水碳源不足，無法補充硝化消耗的一半的堿度。

由硝化方程式可知，隨著NH3-N被轉化成NO3-N，會產生部分礦化酸度H+，這部分酸度將消耗部分堿度，每克NH3-N轉化成NO3-N約消耗7.14g堿度(以CaCO3計)。因而當污水中的堿度不足而TKN負荷又較高時，便會耗盡污水中的堿度，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。

如果無強酸排人，正常的城市污水應該是偏堿性的，即pH一般都大于7.0，此時的pH則主要取決于人流污水中堿度的大小。

所以，在生物硝化反應器中，應盡量控制混合液pH＞7.0，制pH＞7.0，是生物硝化系統順利進行的前提。而要準確控制pH，pH＜6.5時，則必須向污水中加堿。應進行堿度核算。

在硝化過程中需要消耗一定量的堿度，如果污水中沒有足夠的堿度，硝化反應將導致pH值的下降，使反應速率減緩，所以硝化反應要順利進行就必須使污水中的堿度大于硝化所需的堿度。

在實際工程應用中，對于典型的城市污水，進水中NH3-N濃度一般為20～40mg／L（TKN約50～60mg／L），堿度約200mg／L(以Na2CO3計)左右。

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