生物脱氮系统通过微生物的硝化和反硝化作用，将污水中的氨氮（NH?-N）逐步转化为氮气（N?）并释放到大气中，从而实现氮的去除。其工作过程可分为氨化、硝化和反硝化三个阶段，各阶段通过不同微生物的协同作用完成。以下是具体工作原理及流程：

　　一、氨化阶段（有机氮→氨氮）

　　作用：将污水中的有机氮（如蛋白质、氨基酸、尿素等）分解为氨氮（NH?-N）。

　　微生物：氨化细菌（如芽孢杆菌、梭菌等）。

　　反应条件：

　　好氧或厌氧环境：氨化细菌在有氧或无氧条件下均可活动，但好氧条件更有利于有机物的快速分解。

　　温度与pH：适宜温度为20-40℃，pH范围6.5-8.5。

　　反应过程：

　　有机氮（如蛋白质）在氨化细菌的蛋白酶作用下分解为氨基酸。

　　氨基酸进一步脱氨基，生成氨氮（NH?）和有机酸。

　　二、硝化阶段（氨氮→亚硝酸盐→硝酸盐）

　　作用：将氨氮氧化为亚硝酸盐（NO??），再进一步氧化为硝酸盐（NO??）。

　　微生物：

　　亚硝化细菌（如亚硝化单胞菌）：将氨氮氧化为亚硝酸盐。

　　硝化细菌（如硝化杆菌）：将亚硝酸盐氧化为硝酸盐。

　　反应条件：

　　严格好氧环境：硝化细菌为自养型好氧菌，需充足溶解氧（DO≥2 mg/L）。

　　温度与pH：适宜温度为20-35℃，pH范围7.5-8.5（硝化细菌对pH敏感）。

　　碱度需求：硝化反应消耗碱度（每氧化1 mg NH?-N需约7.14 mg CaCO?碱度），需补充碱度以维持pH稳定。

　　三、反硝化阶段（硝酸盐→亚硝酸盐→氮气）

　　作用：将硝酸盐还原为氮气（N?），实现氮的彻底去除。

　　微生物：反硝化细菌（如假单胞菌、产碱杆菌等），多为异养型兼性厌氧菌。

　　反应条件：

　　缺氧环境：溶解氧浓度需控制在0.5 mg/L以下，以促进反硝化细菌利用硝酸盐作为电子受体。

　　碳源需求：反硝化反应需有机碳源（如甲醇、乙酸钠或污水中的BOD）作为电子供体。若碳源不足，需额外投加。

　　温度与pH：适宜温度为20-40℃，pH范围6.5-7.5。

　　四、生物脱氮系统的典型工艺流程

　　前置反硝化工艺（如A/O工艺）：

　　流程：污水→缺氧池（反硝化）→好氧池（硝化）→沉淀池→出水。

　　特点：利用原污水中的碳源进行反硝化，无需额外投加碳源，但脱氮效率受碳源限制。

　　后置反硝化工艺（如倒置A?/O工艺）：

　　流程：污水→厌氧池（释磷）→好氧池（硝化）→缺氧池（反硝化）→沉淀池→出水。

　　特点：通过内循环将硝化液回流至缺氧池，提供硝酸盐供反硝化使用，脱氮效率较高。

　　同步硝化反硝化工艺（SND）：

　　原理：在单一反应器内通过控制溶解氧梯度，实现硝化和反硝化的同步进行。

　　优势：节省反应器体积和能耗，但操作条件要求严格。