生物脫氮（dàn）通過氨化、硝化（huà）、反硝化三（sān）個步驟完成。

1.氨化反應

有機氮（dàn）化物在好氧菌和氨化細菌的作用（yòng）下分解，轉化為氨態氮，有機碳被降解為CO2。以氨基酸為例，其反應（yīng）式如下：

RCHNH2COOH+O2→RCOOH+CO2+NH3

2.硝化反應（yīng）

在硝（xiāo）化菌的作用下，氨態氮進一步分解、氧化，就此分（fèn）兩個階段進行：首先（xiān）在亞硝化菌的（de）作（zuò）用下，使銨（NH4+）轉化為（wéi）亞硝酸氮；然後亞硝酸氮在硝酸菌的（de）作用下，進一步轉化為硝酸（suān）氮。硝化反應的總（zǒng）反應式如下：

NH4++2O2=NO3-+H2O+2H+

在硝化反應充足（zú）時，COD的去除很容易滿足（zú）。

3.反硝化反應

硝酸氮（NO3-N）和亞硝酸氮（NO2-N）在反硝化菌的作用下，被還原為氣態N2。

氨氮（dàn）向亞硝酸氮的轉化是限速步驟，因此在大多數生物處理過程中（zhōng）不會發生亞硝酸（suān）氮的積累，因為硝化菌會將亞硝酸氮（dàn）迅速轉化（huà）為硝酸氮。這種硝化菌都是自（zì）養菌，比用的大多數異養菌生產（chǎn）速度要慢，生產速率為0.1~0.2d-1，要達到完全的硝化效果就（jiù）需要較長的汙泥齡。要達到成功的硝化，必須有三（sān）種足夠的基質濃度，即（jí）二氧化碳、氨氮、氧。二氧化（huà）碳為（wéi）自養（yǎng）菌提供細胞生長所需的碳。硝（xiāo）化菌是專性好氧（yǎng）菌，在懸浮生（shēng）長係統中維持菌體生存所需的溶解氧為1.0~1.5mg/L。硝化作用（yòng）對（duì）溫度也很敏感，在10℃以下氨氮去除率下降。

將反硝化器放置在（zài）係統之（zhī）前，在反硝化缺氧池中，回流汙泥中的反硝化菌利用原汙水中的（de）有機物作為碳源，將回流混合液中的大量硝態氮。

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