廢水中氮的生化去除分2段進(jìn)行，先進(jìn)行硝化，將廢水中的銨氮轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮，然后進(jìn)行反硝化，將硝態(tài)氮還原為氣態(tài)氮。

    1·硝化：銨氮轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮時(shí)，先是亞硝化毛桿菌將餒氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽，然后是硝化桿菌將亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化為硝酸鹽。硝化菌為化能自養(yǎng)菌，其生長能量來自無機(jī)氮的氧化，其碳源來自二氧化碳。

    硝化菌的生長速率一般僅為利用碳質(zhì)BOD生長的異養(yǎng)菌的十分之一到二十分之一。在硝化過程中，硝化桿菌的生長速率高于亞硝化毛桿菌，因此亞硝化毛桿菌將銨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽的速率是整個(gè)硝化過程速率的控制因素。在穩(wěn)態(tài)條件下，硝化過程中不存在高濃度亞硝酸鹽。

    硝化菌的生長會(huì)受到許多有機(jī)物(如溶劑)及無機(jī)物(如重金屬)的抑制。有報(bào)道認(rèn)為厭氧消化池上清液回流對(duì)亞硝化毛桿菌的生長速率有抑制作用。

    2·反硝化：硝酸鹽轉(zhuǎn)變成氮?dú)獾姆聪趸^程可在某些異養(yǎng)菌參與下完成。在無氧條件下，這些異養(yǎng)菌能利用硝酸鹽代替氧氣作最終電子受體。異養(yǎng)菌在低DO濃度下可缺氧生長，但在單一基質(zhì)中當(dāng)DO濃度為0.2mg/L時(shí)，或在活性污泥中DO濃度為0.3——1.5mg/L時(shí)，反硝化作用即告停止。

    在活性污泥中參與反硝化作用的異養(yǎng)菌有產(chǎn)堿桿菌屬、無色桿菌屬、小球菌屬、假單胞菌屬等。這些細(xì)菌在代謝產(chǎn)能過程中具有利用氧或硝酸鹽作為電子受體的能力口若存在溶解氧，則氧被優(yōu)先利用;在缺氧條件下再利用硝酸鹽。

    若以BOD表示反硝化過程異養(yǎng)菌細(xì)胞合成時(shí)的有機(jī)碳需要量，則每消耗或反硝化1mg硝酸根離子需要BOD3三毫克。因此，廢水經(jīng)曝氣硝化后的出水中生物可降解有機(jī)碳濃度較低，不能滿足反硝化過程對(duì)碳源的要求。實(shí)際工程中，可添加未經(jīng)硝化的廢水或甲醇等來提供反硝化所需要的有機(jī)碳。

    反硝化作用會(huì)提高水中碳酸氫鈣濃度。理論上將1mg硝酸鹽還原為氮?dú)饪僧a(chǎn)生3.57mg堿度堿度(碳酸鈣表示)。反硝化中堿度的增加能部分補(bǔ)償硝化過程中的堿度和pH值的下降。在處理低堿度廢水時(shí)，可利用反硝化過程以增加水中堿度，防止因硝化過程pH值降低而對(duì)微生物生長產(chǎn)生的抑制作用。