统水处理理论认为：氨氮的去除是通过硝化和反硝化两个相互独立的过程实现的，由于对环境条件的要求不同，这两个过程不能同时发生，而只能序列式进行，即硝化反应发生在好氧条件下，反硝化反应则发生在严格的缺氧或厌氧条件下。在这种理论指导下，传统的生物脱氮工艺都是将缺氧区(或厌氧区)与好氧区分隔开，如A/O系统。在好氧区供氧充足，氨氮被硝化菌群氧化成硝酸盐氮，然后混合液一般被回流至前置式缺氧段；在缺氧条件下，反硝化菌利用硝酸盐氮和原污水中的有机物完成反硝化过程，达到脱氮的目的。微生物反硝化过程是一种经济有效的硝酸盐去除方法。反硝化细菌在此过程中起非常重要的作用，它能够使NO3┲鸩阶湮狽O2–、NO、N，O和N，，从而达脱氮的目的。传统的反硝化细菌属于异养微生物，在厌氧条件下进行反硝化作用，后来又发现了好氧的反硝化细菌。
异养厌氧的反硝化细菌在转换硝酸盐为氮气时不需要氧气，并且需要有机碳作为碳源和电子供体。A／O工艺是缺氧一好氧(Anoxic／Oxic)生物处理系统的简称，它是随着废水脱氮要求的提高而出现的。A／O工艺所完成的生物脱氮在机制上主要由硝化和反硝化2个生化过程构成，污水先在好氧反应器中进行硝化，使含氮有机物被细菌分解成氨，然后在亚硝化细菌的作用下氨进一步转化为亚硝酸盐氮，再经硝化细菌作用而转化为硝酸盐氮。硝酸盐氮进入缺氧或厌氧反应器后，
经过反硝化作用，利用或部分利用污水中原有的有机碳源为电子供体，以硝酸盐代替分子氧作为电子受体，进行无氧呼吸，分解有机质，同时将硝酸盐氮还原为氮气(图1)。通过这样的循环可取得高的COD和BOD去除率。单级A／O工艺是由一个缺氧反应器和另一个好氧反应器组成的联合系统，从好氧反应器出来的部分混合液靠回流泵回到缺氧反应器进水端，另一部分进入二沉淀池分离活性污泥后上清液作为出水。好氧段混合液回流的目的在于向缺氧段提供反硝化作用所需的氧化态氮，因此回流比的大小对反硝化效果具有较大影响。混合液回流比大时，返回到缺氧段的氧化态氮含量增加，若缺氧段有足够的碳源，则脱氮效率可得以提高。但相应增加动力消耗，而且还会造成缺氧段DO值升高，进而影响反硝化效果。
R％ l00
200
300
400
500
6OO
700
8OO
900
l 000~％
| 50.0
66.7
75.0
80.0
83.3
85.0
87.5 88.8
90.0
90.9
|
注： R％一混合液回巍比(R％ =混合液回巍量／废水流量)；n％一系统的脱氰率
由表1可见，要取得满意的脱氮率，必需保证足够大的混合液回流比，这势必增加系统的运行费用，因此是A／0 工艺的一个缺点。表1表明，A／0工艺很难取得85％以上的脱氮率。
O／A工艺即好氧一缺氧(Oxic／Anoxic)工艺，是废水生物脱氮工艺的另一种形式，它与单级A／O工艺的不同之处在于直接将含有各种形态氮的废水通过好氧过程使其充分硝化，转变为硝酸盐氮后再进入缺氧反应器，经过反硝化过程达到氮的目的，整个工艺不需要回流(图2)。由于首先进行的好氧过程会使大部分BOD物质去除，为反硝化过程添加碳源成为必须，因此该工艺适合于处理碳源不足而以生物脱氮为主要目的的废水。O／A工艺与A／0工艺相比简单了许多。但是，由于先进行的好氧过程使得大部分的BOD物质去除，反硝化反应所需的碳源不足，要想使反硝化反应继续进行，就必需向反硝化反应器中投加有机碳作为碳源和电子供体，这样又增加了运行成本。所以这种工艺在处理污水时仍存在需要改进的
地方。厌氧反硝化细菌只有在厌氧条件下进行反硝化作用，而硝化作用是在好氧
条件下进行，因此硝化和反硝化作用必须分别在2个不同的反应器里进行，好氧
1980年Meiberg等报道Hyphomicrobium X能够在有氧的情况下进行反硝化用。好氧的反硝化模型在一定情况下得到了讨论，各种各样的培养基，如细菌富集培养基能够产生厌氧的、允许反硝化进行的条件。然而，近来越来越多的实验表明，在同种细菌悬浮培养基中，溶解氧的浓度达到10％到20％ 的饱和，这说明好氧反硝化作用的确在发生。
现已从污水中分离出一种好氧反硝化菌hisphaera pantotropha，并且发现它有一个基本的硝酸盐还原酶。Bell和Ferguson已经证实在有氧的情况下这种酶具有活性。RorberSon等也报道了在周围环境有溶解氧的情况下，即使没有中间产物亚硝酸盐Thisphaera pantotropha也能够把氨转换为氮气。Kshirsagar等用phaera pantotropha和活性污泥的混合物在完全有氧的条件下处理污水，证实了这种反硝化是的确存在的。台湾科学家Shwu．Ling、Nyuk—Chong 和Chei—Hsiang Chen从水稻稻谷的沉淀中发现了3种反硝化细菌，既能够在有氧的条件下也能够在无氧的条件下转换硝酸盐生成氮气。
<font color="#000000">将好氧反硝化细菌同硝化菌群混合培养，可在同一反应系统中实现硝化一反硝化过程，这样。硝化反应的产物可直接成为反硝化反应的底物，避免了培养过程NO<font face="宋体 "><font style="font-size: 12pt"> | 
