氮生化去除过程主要包含氨化过程、硝化过程、反硝化过程，其中反硝化过程包含全程反硝化和短程反硝化，硝化细菌世代周期5~8天，反硝化细菌世代周期15天左右。
1、硝化过程：

硝化反应过程原理为：在有氧条件下，氨氮被硝化细菌所氧化成为亚硝酸盐和硝酸盐。

包括两个基本反应步骤：由亚硝酸菌参与将氨氮转化为亚硝酸盐的反应；硝酸菌参与将亚硝酸盐转化为硝酸盐的反应。

2、氮化过程：

氨化过程是微生物分解有机氮化物产生氨的过程，一般可分为两步。第一步是含氮有机化合物(蛋白质、核酸等)降解为多肽、氨基酸、氨基糖等简单含氮化合物，第二步则是降解产生的简单含氮化合物在脱氨基过程中转变为NH₃。

3、反硝化过程：

反硝化反应过程原理为：在缺氧条件下，利用反硝化菌将亚硝酸盐和硝酸盐还原为氮气而从污水中逸出，从而达到除氮的目的。

反硝化是将硝化反应过程中产生的硝酸盐和亚硝酸盐还原成氮气的过程，反硝化菌是一类化能异养兼性缺氧型微生物。亚硝酸菌和硝酸菌都是化能自养菌，它们利用CO₂、CO₃²ˉ、HCO₃-等作为碳源，通过NH₃、NH⁴﹢、或NO²ˉ的氧化还原反应获得能量。硝化反应过程需要在好氧条件下进行，并以氧做为电子受体，氮元素做为电子供体。

当有分子态氧存在时，反硝化菌氧化分解有机物，利用分子氧作为终电子受体，当无分子态氧存在时，反硝化细菌利用硝酸盐和亚硝酸盐中的N³﹢和N⁵﹢做为电子受体，有机物则作为碳源提供电子供体提供能量并得到氧化稳定，由此可知反硝化反应须在缺氧条件下进行。

反硝化过程中，反硝化菌需要有机碳源（如碳水化合物、醇类、有机酸类）作为电子供体，利用NO³ˉ中的氮进行缺氧呼吸。
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