生物脱氮的基本原理
生物脱氮的基本原理
生物脱氮的基本原理生物脱氮是指通过生物活动将氮化合物转化为氮气气体释放到大气中的过程。
生物脱氮的基本原理可以分为三个步骤：氨氧化、硝化和反硝化。
首先是氨氧化。
氨氧化是指将氨氮（NH3）转化为亚硝酸盐（NO2-）的过程。
在自然界中，氨氧化主要由氨氧化细菌完成。
这些细菌生活在土壤、水体和植物根际等环境中，并且广泛存在于各个层次的生态系统中。
氨氧化细菌利用氨作为其能源和氮源，并通过氨氧化酶将氨氧化为亚硝酸盐。
氨氧化酶将氨中的氨基氧化为亚硝酸盐，同时释放出一定量的能量。
这一过程是细菌维持生命活动的重要途径之一。
接下来是硝化。
硝化是指将亚硝酸盐转化为硝酸盐（NO3-）的过程。
硝化一般需要两个步骤：亚硝酸盐氧化为亚硝氧化酸盐（NO2-）和亚硝氧化酸盐氧化为硝酸盐。
这两步都由硝化细菌负责完成。
硝化细菌广泛分布在土壤、水体和植物根际等环境中。
亚硝氧化酸盐氧化为硝酸盐的过程通过另一种酶——亚硝氧化还原酶完成。
最后是反硝化。
反硝化是指将硝酸盐还原为氮气（N2）的过程。
反硝化一般需要两个步骤：首先将硝酸盐还原为亚硝酸盐，再将亚硝酸盐进一步还原为氮气。
这一过程由反硝化细菌负责完成。
反硝化细菌主要分布在水体、湿地和土壤等缺氧环境中。
反硝化细菌能够利用硝酸盐作为电子受体，将有机底物氧化为无机负氧化态物质，同时释放出氮气。
总结起来，生物脱氮的基本原理是通过氨氧化细菌将氨氮转化为亚硝酸盐，然后通过硝化细菌将亚硝酸盐转化为硝酸盐，最后通过反硝化细菌将硝酸盐还原为氮气释放到大气中。
这一过程在自然界中广泛存在，对维持氮循环的平衡和生态系统的稳定发挥着重要的作用。
同时，生物脱氮也对农业产生着重要的影响，可以减少农业产生的氮肥残留，降低对环境的污染。
生物质脱氮的基本原理
生物质脱氮的基本原理
生物质脱氮是一种将氮元素从生物质中去除的过程。
其基本原理是利用微生物对氮的转化作用，将有机氮转化为无机氮，进而实现氮的去除。
生物质脱氮的主要过程包括氨氧化和反硝化。
氨氧化是指将有机氮转化为氨氮的过程，主要由氨氧化细菌（如亚硝酸盐氧化细菌）进行。
这些细菌能够将有机氮底物（如尿素、蛋白质等）通过酶的作用，将其氧化成氨氮。
反硝化是指将氨氧化产生的亚硝酸盐和硝酸盐还原成氮气的过程，主要由反硝化细菌进行。
这些细菌能够利用亚硝酸盐和硝酸盐作为电子受体，将其还原成氮气或氧化态氮。
通过氨氧化和反硝化的连续作用，生物质中的有机氮逐渐转化为无机氮，实现氮的去除。
这种去除氮的过程在自然环境中一直存在，但在生物质脱氮过程中，可以通过调控微生物的生长环境和提供适宜的底物浓度，来加速氮的转化过程，从而提高脱氮效率。
生物脱氮原理碳源计算公式
生物脱氮原理碳源计算公式引言。
生物脱氮是一种环保的氮污染治理技术，通过微生物的作用将废水中的氨氮转化为氮气排放到大气中，达到净化水质的目的。
在生物脱氮过程中，碳源的供应对于微生物的生长和氨氮的转化起着至关重要的作用。
因此，准确计算生物脱氮过程中所需的碳源量对于工程设计和运行管理具有重要意义。
生物脱氮原理。
生物脱氮是利用硝化细菌和反硝化细菌的作用将废水中的氨氮转化为氮气的过程。
在生物脱氮系统中，硝化细菌将废水中的氨氮氧化为亚硝酸盐和硝酸盐，而反硝化细菌则将硝酸盐还原为氮气。
这一过程需要大量的碳源来提供能量和碳源供应。
碳源计算公式。
在生物脱氮系统中，碳源的计算可以通过以下公式进行：碳源需求量 = 氨氮去除量× 5.07 + 硝态氮去除量× 3.43。
其中，氨氮去除量和硝态氮去除量分别为废水中氨氮和硝态氮的去除量，单位为kg/d；5.07和3.43分别为氨氮和硝态氮的理论碳需求系数。
碳源需求量的计算。
以某废水处理厂为例，废水中的氨氮去除量为100kg/d，硝态氮去除量为80kg/d，那么根据上述公式，碳源的需求量可以计算如下：碳源需求量 = 100 × 5.07 + 80 × 3.43 = 507 + 274.4 = 781.4kg/d。
因此，该废水处理厂在生物脱氮过程中需要提供约781.4kg/d的碳源来满足微生物的生长和氨氮、硝态氮的转化需求。
碳源的选择。
在生物脱氮系统中，常用的碳源包括甲醇、乙醇、乙二醇、乙酸、乳酸等有机物质，其中甲醇是应用最为广泛的一种碳源。
在选择碳源时，需要考虑碳源的价格、供应稳定性、对微生物的毒性以及对环境的影响等因素。
同时，还需要根据废水的水质特点和处理工艺的要求来确定最适合的碳源类型和用量。
碳源的供应方式。
碳源的供应方式通常包括间歇供应和连续供应两种方式。
间歇供应是指根据废水的水质变化和处理工艺的需要，在特定的时间段内向生物脱氮系统中添加碳源；而连续供应则是通过设备和管道将碳源连续地注入到生物脱氮系统中。
生物脱氮机理、影响因素及应用工艺详解
生物脱氮机理、影响因素及应用工艺详解生物脱氮是指在微生物的联合作用下，污水中的有机氮及氨氮经过氨化作用、硝化反应、反硝化反应，最后转化为氮气的过程。
其具有经济、有效、易操作、无二次污染等特，被公认为具有发展前途的方法，关于这方面的技术研究不断有新的成果报道。
一、机理详解1、氨化反应氨化反应是指含氮有机物在氨化功能菌的代谢下，经分解转化为 NH4+的过程。
含氮有机物在有分子氧和无氧的条件下都能被相应的微生物所分解，释放出氨。
2、硝化反应硝化反应由好氧自养型微生物完成，在有氧状态下，利用无机氮为氮源将NH4+化成NO2-，然后再氧化成NO3-的过程。
硝化过程可以分成两个阶段。
第一阶段是由亚硝化菌将氨氮转化为亚硝酸盐(NO2-)，第二阶段由硝化菌将亚硝酸盐转化为硝酸盐(NO3-)。
3、反硝化反应反硝化反应是在缺氧状态下，反硝化菌将亚硝酸盐氮、硝酸盐氮还原成气态氮(N2)的过程。
反硝化菌为异养型微生物，多属于兼性细菌，在缺氧状态时，利用硝酸盐中的氧作为电子受体，以有机物(污水中的BOD成分)作为电子供体，提供能量并被氧化稳定。
二、生物脱氮主要影响因素1、温度生物硝化反应的适宜温度范围为20~30℃，15℃以下硝化反应速率下降，5℃时基本停止。
反硝化适宜的温度范围为20~40℃，15℃以下反硝化反应速率下降。
实际中观察到，生物膜反硝化过程受温度的影响比悬浮污泥法小，此外，流化床反硝化温度的敏感性比生物转盘和悬浮污泥的小得多。
2、溶解氧硝化反应过程是以分子氧作为电子终受体的，因此，只有当分子氧(溶解氧)存在时才能发生硝化反应。
为满足正常的硝化效果，在活性污泥工艺运行过程中，DO值至少要保持在2mg/L以上，一般为2~3mg/L。
当DO值较低时，硝化反应过程将受到限制，甚至停止。
反硝化与硝化在溶解氧的需求方面是一个对立的过程。
传统的反硝化过程需要在严格意义上的缺氧环境下才能发生，这是因为DO与NO3-都能作为电子受体，存在竞争行为。
生物脱氮除磷原理
生物脱氮除磷原理生物脱氮除磷原理生物脱氮和除磷是现代污水处理过程中的两个主要步骤。
这样做可以有效地降低污染物的排放，并促进水环境的恢复和保护。
这篇文章将介绍生物脱氮和除磷的原理，并分别进行详细的说明。
一、生物脱氮氮是生命所必需的元素之一，然而，过量的氮会导致水体富营养化，甚至造成水体死亡。
因此，在污水处理过程中，生物脱氮是一个重要的步骤，目的是减少氮的含量，保护水资源。
生物脱氮的原理是通过微生物代谢来降低污水中的氮含量。
具体来说，将含有氮化合物的污水引入生物反应器中，细菌依靠缺氧状态下的代谢产生能量来去除氮，将氨氮转化为氮气和硝酸盐。
这样可以有效地减少氮的含量，并且为其他生物链提供营养素。
二、除磷磷是植物生长所必需的元素之一，但是污水中过多的磷会导致水体富营养化，破坏水生态环境。
因此，除磷也是现代污水处理过程的一个重要步骤。
除磷的方法主要有化学沉淀方法和生物除磷方法。
其中，化学沉淀法是通过添加化学药剂，使磷离子与药剂中的金属离子反应，产生一种不溶性沉淀，在沉淀的过程中去除磷。
相对而言，生物除磷方法更为可持续。
生物除磷的原理是利用一些专门的微生物，按照一定的顺序和比例，对污水中的有机质和磷进行吸收和固定。
这些微生物可以根据磷的生物循环特点，利用有机质和磷的沉积结合，通过代谢来吸收和固定磷，使磷含量得到降低。
三、总结生物脱氮和除磷在现代污水处理中是必不可少的步骤。
通过生物反应器和微生物代谢的过程，这些步骤可以有效地降低含氮和含磷物质的含量。
这些污染物不仅会污染水体，还会间接影响人类健康和生态环境。
为了保护我们的水资源和生态环境，我们需要科学的污水处理方法，以消除污染物和保护我们的水体资源。
简述生物脱氮和生物除磷的基本原理和过程
生物脱氮和生物除磷是水环境治理中常见的技术手段，其基本原理和过程对于水质净化具有重要意义。
下文将分别对生物脱氮和生物除磷的基本原理和过程进行简要阐述，以便更好地理解和应用这两种技术手段。
一、生物脱氮的基本原理和过程1. 基本原理：生物脱氮是指利用生物的作用将水体中的氮气态化合物转化为氮气排放出去的过程。
其主要包括硝化和反硝化两个过程。
2. 过程：1）硝化作用：首先是硝化细菌将水体中的氨氮转化为亚硝酸盐，然后再将亚硝酸盐转化为硝酸盐的过程。
这一过程主要发生在水中砷、锰等微生物和有机物贪婪性好氧微生物的作用下。
2）反硝化作用：反硝化细菌将水中的硝酸盐还原成氮气气体，从而实现氮的脱除。
这一过程主要发生在水中缺氧或厌氧条件下，反硝化细菌在有机物的作用下进行。
二、生物除磷的基本原理和过程1. 基本原理：生物除磷是指利用生物的作用将水体中的磷物质转化为无机磷沉积或有机磷的过程。
其主要包括磷的吸附和磷的沉淀两个过程。
2. 过程：1）磷的吸附：指微生物在生长过程中，通过细胞活性或胞外聚合物等结合机制，将水体中的磷物质吸附到微生物体表面或细胞内，从而减少水体中的磷含量。
这一过程主要发生在水中的底泥、生物膜等介质上。
2）磷的沉淀：指在适当的环境条件下，微生物可以促进水中磷物质的沉淀作用，将磷固定到底泥中，从而减少水体中的可溶性磷含量。
这一过程主要发生在水中的缺氧或厌氧条件下。
生物脱氮和生物除磷是通过利用微生物的作用，将水体中的氮和磷物质转化为氮气或无机磷沉积的技术手段。
其基本原理和过程涉及硝化、反硝化、微生物吸附和微生物沉淀等生物学过程，在水环境治理中具有重要的应用价值。
希望通过本文的介绍，读者对生物脱氮和生物除磷技术有更深入的了解，并能更好地应用于实际的水质净化工作中。
生物脱氮和生物除磷作为水环境治理的重要手段，对于改善水体质量、保护生态环境具有重要意义。
在实际应用中，为了更好地发挥生物脱氮和生物除磷技术的效果，需要结合具体的水体特点和环境条件，采取相应的措施和管理方式，以确保技术的有效运行和水体的稳定净化。
污水生物脱氮除磷的基本原理
污水生物脱氮除磷的基本原理
污水生物脱氮除磷是一种利用生物的代谢能力来降低污水中氮和磷的浓度的技术。
其基本原理是利用污水中的生物分解形成的氨氮，通过氨氧化、反硝化及硫酸还原这三个生物代谢过程，将氨氮转变成无害物质，并利用磷细菌将磷结合在污泥中，最终将氮和磷从污水中去除。
1、氨氧化过程
氨氧化过程是污水生物处理中脱氮的主要过程，也是把氨氮转变成无害物质的主要过程。
氨氧化的具体过程是把氨氮转变成氮气的过程，真正的氨氧化过程是由被称作氨氧化菌的细菌来承担的。
这些特殊的细菌需要降低水温、提高pH值和添加活性碳等外源物质的供给，才能进行氨氧化反应。
2、反硝化过程
反硝化过程是把亚硝酸氮转变成氮气的过程，它是生物处理中氮的最后一步转变过程，反硝化的最后产物是氮气，也就是说它是将氮从污水中最终去除出去的转变过程。
反硝化过程受反硝化菌的影响较大，反硝化菌属于好氧细菌，反硝化条件包括高氧化性、低温度、较高的pH值等。
3、硫酸还原过程
硫酸还原过程是通过硫酸还原菌将污水中的亚硝酸氮还原成氨氮的过程，它是把水中的氮含量降低的重要手段。
硫酸还原过程还可以与氨氧化过程相结合，从而提高去除氮的效率。
生物接触氧化法脱氮的原理
生物接触氧化法脱氮的原理生物接触氧化法是一种常用的脱氮方法，其原理是通过生物作用将废水中的氨氮转化为硝态氮，再利用硝态氮的物理、化学方法进行除氮处理。
生物接触氧化法的主要步骤包括：接触氧化池的建设、填料的选取、好氧微生物的培养与固定、好氧微生物的自然衰亡、高浓度氨氮废水生物接触氧化等。
首先，接触氧化池的建设是生物接触氧化法脱氮的基础。
接触氧化池是一个密封的容器，通常由不锈钢或塑料制成，内部设置了填料。
填料的选取至关重要，它既要有一定的表面积，便于微生物的生长附着，又要有足够的空隙，保证废水可以充分与微生物接触。
常用的填料有塑料环、聚酯棉球等。
其次，好氧微生物的培养与固定是实现脱氮的关键。
好氧微生物附着在填料表面，通过氧气和废水中的有机物进行共同代谢，产生能量供自身生长。
在这个过程中，微生物将废水中的氨氮转化为亚硝酸盐，再进一步氧化为硝酸盐。
脱氮的关键步骤是将亚硝酸盐进一步氧化为硝酸盐，这需要好氧微生物固定在填料上，形成好氧微生物膜。
然而，好氧微生物的自然衰亡也是一个不可忽视的因素。
填料表面附着的好氧微生物会随着时间的推移，由于种群竞争、环境变化等原因逐渐死亡，导致脱氮效果下降。
因此，需要定期进行好氧微生物的补充和更新，以维持良好的脱氮效果。
最后，对于高浓度氨氮废水的处理，可以采用生物接触氧化法进行处理。
由于高浓度氨氮废水中氨氮的浓度较高，一般情况下无法直接进入生物接触氧化池进行氧化处理，需要通过稀释的方式降低氨氮浓度，然后进入接触氧化池进行脱氮。
在接触氧化池中，好氧微生物将废水中的氨氮转化为硝态氮，从而达到脱氮的目的。
总之，生物接触氧化法通过好氧微生物的作用将废水中的氨氮转化为硝态氮，是一种有效的脱氮方法。
它能够广泛应用于污水处理、环境保护等领域，对氮污染的治理起到了重要的作用。
随着科学技术的不断进步，生物接触氧化法在脱氮领域的研究和应用也将得到进一步的发展。
生物脱氮的原理和应用
一、生物脱氮基本原理：1．氨化作用：含氮有机物（动、植物和微生物残体以及它们的排泄物、代谢物所含的有机氮化物）经微生物降解放出氨的过程。
(1) 蛋白质分解：环境中绝大多数异氧微生物都具有分解蛋白质、释放出氨的能力，使蛋白质水解，生成多肽与二肽，然后由肽酶进一步水解生成氨基酸。
(2)核酸的分解：核酸的生物降解在自然界中相当普遍。
76%的菌株能产生核糖核酸酶，有86%能产生脱氧核糖核酸酶。
(3)其他含氮有机物的分解：尿酸、尿素、几丁质、卵磷脂等含氮有机物都能被相应微生物分解，释放出氨。
总之，氨化作用无论在好氧还是厌氧条件下。
中性、碱性或是酸性环境中都能进行，只是作用的微生物种类不同、作用强弱不已。
但当环境中存在一定浓度的酚或木质素-蛋白质复合物时，会阻滞氨化作用的。
2．硝化和反硝化作用：硝化反应是由一类自养好氧微生物完成的，它包括两个步骤：第一步称为亚硝化过程，是由亚硝酸菌将氨氮转化为亚硝酸盐，亚硝酸菌中有亚硝酸单胞菌属、亚硝酸螺杆菌属和硝化球菌属；第二步称为硝化过程，由硝酸菌(包括硝酸杆菌属、螺菌属和球菌属)将亚硝酸盐进一步氧化为硝酸盐。
亚硝酸菌和硝酸菌统称为硝化菌，都利用无机碳化合物如CO32-、HCO3-和CO2作为碳源，从NH3、NH4+或NO2-的氧化反应中获取能量。
亚硝酸菌和硝酸菌的特性大致相似，但前者的世代期较短，生长率较快，因此较能适应冲击负荷和不利的环境条件；当硝酸菌受到抑制时，有可能出现NO2-积累的情况。
反硝化反应是由一群异养型微生物完成的，它的主要作用是将硝酸盐或亚硝酸盐还原成气态氮或N2O，反应在无分子态氧的条件下进行。
反硝化细菌在自然界很普遍，多数是兼性的，在溶解氧浓度极低的环境中可利用硝酸盐中的氧作为电子受体，有机物则作为碳源及电子供体提供能量并被氧化稳定。
当环境中缺乏有机物时，无机物如氢、Na2S等也可作为反硝化反应的电子供体，微生物还可以消耗自身的原生质进行所谓的内源反硝化。
生物脱氮机理、AO工艺脱氮解释
生物脱氮机理、AO工艺脱氮过程解释生物脱氮的基本原理是在将有机氮转化为氨态氮的基础上，先利用好氧段经硝化作用，由硝化细菌和亚硝化细菌的协同作用，将氨氮通过反硝化作用转化为亚硝态氮、硝态氮，即将NH3转化为NO2--N和NO3--N。
在缺氧条件下通过反硝化作用，以硝酸盐氮为电子受体，以有机物为电子供体进行厌氧呼吸，并有外加碳源提供能量，将硝氮转化为氮气，即，将NO2--N（经反亚硝化）和NO3--N（经反硝化）还原为氮气，溢出水面释放到大气，参与自然界氮的循环。
水中含氮物质大量减少，降低出水的潜在危险性，达到从废水中脱氮的目的。
由此可见，生物脱氮系统中硝化与反硝化反应需要具备如下条件：硝化阶段：足够的溶解氧(DO)值在2mg/L以上，合适的温度，最好20℃,不低于10℃，足够长的污泥泥龄，合适的pH条件。
反硝化阶段：硝酸盐的存在，缺氧条件(DO)值在0.5mg/L左右，充足的碳源(能源)，合适的pH条件。
通过上述原理，可组成缺氧与好氧池，即所谓A/O系统。
AO工艺法也叫厌氧-好氧工艺法，A(Anacrobic)是厌氧段，用与脱氮除磷；O(Oxic)是好氧段，用于除水中的有机物。
A/O法生物去除氨氮原理：污水中的氨氮，在充氧的条件下（O段），被硝化菌硝化为硝态氮，大量硝态氮回流至A段，在缺氧条件下，通过兼性厌氧反硝化菌作用，以污水中有机物作为电子供体，硝态氮作为电子受体，使硝态氮波还原为无污染的氮气，逸入大气从而达到最终脱氮的自的。
硝化反应：NH4+＋2O2→NO3-＋2H++H2O反硝化反应：6NO3-＋5CH3OH（有机物）→5CO2↑＋7H2O+6OH-+3N2↑如图，A/O工艺将前段缺氧段和后段好氧段串联在一起，A段DO不大于0.2mg/L，O段DO=2～4mg/L。
在缺氧段异养菌将污水中的淀粉、纤维、碳水化合物等悬浮污染物和可溶性有机物水解为有机酸，使大分子有机物分解为小分子有机物，不溶性的有机物转化成可溶性有机物，当这些经缺氧水解的产物进入好氧池进行好氧处理时，提高污水的可生化性，提高氧的效率；在缺氧段异养菌将蛋白质、脂肪等污染物进行氨化（有机链上的N或氨基酸中的氨基）游离出氨（NH3、NH4+），在充足供氧条件下，自养菌的硝化作用将NH3-N（NH4+）氧化为NO3-，通过回流控制返回至A池，在缺氧条件下，异氧菌的反硝化作用将NO3-还原为分子态氮（N2）完成C、N、O在生态中的循环，实现污水无害化处理。
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摘要：进行生物脱氮可分为氨化－硝化－反硝化三个步骤。
由于氨化反应速度很快，在一般废水处理设施中均能完成，故生物脱氮的关键在于硝化和反硝化。
关键词：生物脱氮基本原理氨化硝化反硝化同化
生物脱氮是在微生物的作用下，将有机氮和NH3-N转化为N2和N x O气体的过程[1]。
废水中存在着有机氮、NH3-N、NO x－-N等形式的氮，而其中以NH3-N和有机氮为主要形式。
在生物处理过程中，有机氮被异养微生物氧化分解，即通过氨化作用转化为成NH3-N，而后经硝化过程转化变为NO x－-N，最后通过反硝化作用使NO x－-N转化成N2，而逸入大气。
由此可见，进行生物脱氮可分为氨化－硝化－反硝化三个步骤。
由于氨化反应速度很快，在一般废水处理设施中均能完成，故生物脱氮的关键在于硝化和反硝化。
1. 氨化作用
氨化作用是指将有机氮化合物转化为NH3-N的过程，也称为矿化作用。
参与氨化作用的细菌称为氨化细菌。
在自然界中，它们的种类很多，主要有好氧性的荧光假单胞菌和灵杆菌、兼性的变形杆菌和厌氧的腐败梭菌等。
在好氧条件下，主要有两种降解方式，一是氧化酶催化下的氧化脱氨[2]。
例如氨基酸生成酮酸和氨：
(2-1)
丙氨酸亚氨基丙酸法丙酮酸
另一是某些好氧菌，在水解酶的催化作用下能水解脱氮反应。
例如尿素能被许多细菌水解产生氨，分解尿素的细菌有尿八联球菌和尿素芽孢杆菌等，它们是好氧菌，其反应式如下：
(2-2)
在厌氧或缺氧的条件下，厌氧微生物和兼性厌氧微生物对有机氮化合物进行还原脱氨、水解脱氨和脱水脱氨三种途径的氨化反应。
(2-3)
(2-4)
(2-5)
2. 硝化作用
硝化作用是指将NH3-N氧化为NO x－-N的生物化学反应，这个过程由亚硝酸菌和硝酸菌共同完成，包括亚硝化反应和硝化反应两个步骤。
该反应历程为：
亚硝化反应 (2-6)
硝化反应 (2-7)
总反应式(2-8)
亚硝酸菌有亚硝酸单胞菌属、亚硝酸螺杆菌属和亚硝酸球菌属。
硝酸菌有硝酸杆菌属、硝酸球菌属。
亚硝酸菌和硝酸菌统称为硝化菌[22]。
发生硝化反应时细菌分别从氧化NH3-N 和NO2－-N的过程中获得能量，碳源来自无机碳化合物，如CO32－、HCO－、CO2等。
假定细胞的组成为C5H7NO2，则硝化菌合成的化学计量关系可表示为：
亚硝化反应 (2-9)
硝化反应 (2-10)
在综合考虑了氧化合成后，实际应用中的硝化反应总方程式为：
(2-11) 由上式可以看出硝化过程的三个重要特征：
⑴NH3的生物氧化需要大量的氧，大约每去除1g的NH3-N需要4.2gO2；
⑵硝化过程细胞产率非常低，难以维持较高物质浓度，特别是在低温的冬季；
⑶硝化过程中产生大量的质子（H+），为了使反应能顺利进行，需要大量的碱中和，理论上大约为每氧化1g的NH3-N需要碱度5.57g(以NaCO3计)。
3. 反硝化作用
反硝化作用是指在厌氧或缺氧（DO<0.3-0.5mg/L）条件下，NO x―-N及其它氮氧化物被用作电子受体被还原为氮气或氮的其它气态氧化物的生物学反应，这个过程由反硝化菌完成[3--4]。
反应历程为：
(2-12)
(2-13)
(2-14)
[H]可以是任何能提供电子，且能还原NO x―-N为氮气的物质，包括有机物、硫化物、H+等。
进行这类反应的细菌主要有变形杆菌属、微球菌属、假单胞菌属、芽胞杆菌属、产碱杆菌属、黄杆菌属等兼性细菌，它们在自然界中广泛存在。
有分子氧存在时，利用O2作为最终电子受体，氧化有机物，进行呼吸；无分子氧存在时，利用NO x―-N进行呼吸。
研究表明，这种利用分子氧和NO x―-N之间的转换很容易进行，即使频繁交换也不会抑制反硝化的进行。
大多数反硝化菌能进行反硝化的同时将NOx―-N同化为NH3-N而供给细胞合成之用，这也就是所谓同化反硝化。
只有当NOx―-N作为反硝化菌唯一可利用的氨源时NOx―-N同化代谢才可能发生。
如果废水中同时存在NH3-N，反硝化菌有限地利用NH3-N进行合成。
4.同化作用
在生物脱氮过程中，废水中的一部分氮（NH3-N或有机氮）被同化为异养生物细胞的组成部分。
微生物细胞采用C60H87O23N12P来表示，按细胞的干重量计算，微生物细胞中氮含量约为12.5%。
虽然微生物的内源呼吸和溶胞作用会使一部分细胞的氮又以有机氮和NH3-N形式回到废水中，但仍存在于微生物的细胞及内源呼吸残留物中的氮可以在二沉池中得以从废水中去除。