生物脱氮【污水处理中如何脱氮除磷？（生物法）】污水生物脱氮处理过程中氮的转化主要包括氨化、硝化和反硝化作用 ， 其中氨化可在好氧或厌氧条件下进行 ， 硝化作用是在好氧条件下进行 ， 反硝化作用在缺氧条件下进行 。 生物脱氮是含氮化合物经过氨化、硝化、反硝化后 ， 转变为N2而被去除的过程 。
1、氨化反应
微生物分解有机氮化合物产生氨的过程称为氨化反应 ， 很多细菌、真菌和放线菌都能分解蛋白质及其含氮衍生物 ， 其中分解能力强、并释放出氨的微生物称为氨化微生物 。 在氨化微生物的作用下 ， 有机氮化合物可以在好氧或厌氧条件下分解、转化为氨态氮 ， 以氨基酸为例 ， 加氧脱氨基反应式为：
RCHNH2COOH+O2→RCOOH+CO2+NH3
水解脱氨基反应式为：
RCHNH2COOH+H2O→RCHOHCOOH+NH3
2、硝化反应
在亚硝化菌和硝化菌的作用下 ， 将氨态氮转化为亚硝酸盐和硝酸盐的过程称为硝化反应 。
3、反硝化反应
反硝化反应在缺氧条件下 ， NO2-和NO3-在反硝化菌的作用下被还原为氮气的过程称为反硝化反应 ， 目前公认的从硝酸盐还原为氮气的过程 。
大多数反硝化细菌是异养型兼性厌氧细菌 ， 在污水和污泥中 ， 很多细菌均能进行反硝化作用 ， 如无色杆菌属、产气杆菌属、产碱杆菌属、黄杆菌属、变形杆菌属、假单胞菌属等 。 这些反硝化菌在反硝化过程中利用各种有机底质（包括碳水化合物、有机酸类、醇类、烷烃类、苯酸盐类和其他苯衍生物）作为电子供体 ， NO3-作为电子受体 ， 逐步还原NO3-至N2 。
4.同化作用
生物处理过程中 ， 污水中的一部分氮（氨氮或有机氮）被同化成微生物细胞的组成成分 ， 并以剩余活性污泥的形式得以从污水中去除的过程 ， 称为同化作用 。 当进水氨氮浓度较低时 ， 同化作用可能成为脱氮的主要途径 。
生物除磷生物除磷最基本的原理即是在厌氧-好氧或厌氧-缺氧交替运行的系统中 ， 利用聚磷微生物具有厌氧释磷及好氧（或缺氧）超量吸磷的特性 ， 使好氧或缺氧段中混合液磷的浓度大量降低 ， 最终通过排放含有大量富磷污泥而达到从污水中除磷的目的 。
生物除磷的机理目前尚未完全清楚 ， 现普遍接受的有以下几个方面的认识：
（1)生物除磷主要由一类统称为聚磷菌的微生物完成 ， 由于聚磷菌能在厌氧状态下同化发酵产物 ， 使得聚磷菌在生物除磷系统中具备了竞争的优势 。 先前的研究结果表明 ， 不动杆菌纯培养物中聚积的磷量占生物量的30%以上 ， 是主要的除磷菌 。 近年来 ， 陆续有文献报道 ， 不动杆菌并不是污水生物除磷处理系统中唯一的除磷菌 。 常在生物除磷系统中出现的其他细菌主要有假单胞菌属、气单胞菌属、放线菌属和诺卡氏菌属等 。
（2)在厌氧状态下 ， 兼性菌将溶解性有机物转化成挥发性脂肪酸（VFA)；聚磷菌把细胞内聚磷水解为正磷酸盐 ， 并从中获得能量 ， 吸收污水中的易降解的COD(如VFA)同化成胞内碳能源存贮物聚β-羟基丁酸（PHB)或聚β-羟基戊酸（PHV)等 。
（3)在好氧或缺氧条件下 ， 聚磷菌以分子氧或化合态氧作为电子受体 ， 氧化代谢胞内贮存物PHB或PHV等 ， 并产生能量 ， 过量地从污水中摄取磷酸盐 ， 能量以高能物质ATP的形式存贮 ， 其中一部分又转化为聚磷 ， 作为能量贮于胞内 ， 通过剩余污泥的排放实现高效生物除磷目的 。
