爱华网有的处理厂除要求有效去除BOD5和SS，并通过生物硝化去除有机氮和氨氮以外，还要求去除硝酸盐，即不允许出水存在任何形式的氮。此时，应在生物硝化工艺的基础上，采用生物反硝化工艺。
1.工艺原理及过程
生物反硝化系指污水中的硝酸盐，在缺氧条件下，被微生物还原为氮气的生化反应过程。参与这一生化反应的微生物是反硝化细菌，这是一类大量存在于活性污泥中的兼性异养菌，如产碱杆菌、假单胞菌、无色杆菌等菌属均能进行生物反硝化。在有氧存在的好氧状态下，反硝化菌能进行好氧生物代谢，氧化分解有机污染物，去除BOD5；在无分子氧但存在硝酸盐的条件下，反硝化细菌能利用NO3-中的氧(又称为化合态或硝态氧)，继续分解代谢有机污染物，去除BOD5，并同时将NO3-中的氮转化为氮气N2。这个过程可用下式表示：
反硝化细菌
NO3- + 有机物————————N2 + N2 O + OH-(3-3-5)
原污水中的氮几乎全部以有机氮和氨氮形式存在，首先须通过生物硝化将其转化成硝酸盐，然后利用生物反硝化将其转化成氮气逸出污水，已达到脱氮的目的。因此，生物脱氮工艺是生物硝化和生物反硝化的综合，常用的单段生物脱氮工艺流程如图18所示。
在AAO生物池前端设一缺氧段，不曝气，只搅拌，使污泥保持悬浮状态，在后边的好氧段中则供给充足的氧。在好氧段，污水中的TKN被硝化成NO3-，通过内回流再回到前端的缺氧段，NO3-被反硝化成N2，逸出污水。同时，不管在缺氧段还是在好氧段，都进行着对BOD5的有效去除。上述工艺称为缺氧-好氧脱氮工艺或A-O脱氮工艺。
2.生物反硝化系统的工艺参数及其影响因素
(1)F/M和SRT
由于生物硝化是生物反硝化的前提，只有良好的硝化，才能获得高效而稳定的反硝化。因而，A-O脱氮系统也必须采用低负荷或超低负荷，并采用高污泥龄。
(2)内回流比
内回流比系指混合液回流量与入流污水量之比，一般用r表示，典型城市污水的脱氮工艺常采用300~500%。
(3)回流比
生物反硝化系统的回流比R较单纯生物硝化系统要小些。这主要是入流污水中的氮绝大部分已被脱去，二沉池中NO3--N浓度不高，相对来说，二沉池由于反硝化导致污泥上浮的危险性已很小。另一方面，反硝化系统的污泥沉速较快，在保证要求的回流污泥浓度的前提下，可以降低回流比，以便延长污水在AAO生物池内的停留时间。运行良好的处理厂。R可控制在50%以下。
(4)反硝化速率
反硝化速率系指单位活性污泥每天反硝化的硝酸盐量，一般用DNR表示，单位为gNO3--N/(gMLVSS·d)。DNR与温度等因素有关，典型值为0.06~0.07 gNO3—N /(gMLVSS·d)。
(5)缺氧段溶解氧
“缺氧”的准确含义，目前理论界尚不统一。在实际运行管理中，当DO低于0.5mg/L时，即可理解为“缺氧状态”。就细菌的微观生活环境而言，例如，在细胞体内，当游离的分子态溶解氧DO为零，而存在足量的NO3-时，反硝化细菌将只能利用NO3-中的化合态氧分解有机物，并将NO3-中的氮转化成N2。当存在一定量的DO时，反硝化细菌则将优先利用游离的DO分解有机物，只有将DO耗尽以后，才能利用NO3-中的化合态氧。因此，对反硝化来说，希望DO尽量低，最好是零，这样反硝化细菌可以“全力”进行反硝化，提高脱氮效率越高。综上所述，在A-O脱氮工艺的缺氧段中，应使混合液的DO尽量低，DO越低，脱氮效率越高。但从另一个方面看，实际运行中使DO过分降低是非常困难的，也不一定必要。首先，大量混合液自好氧段末端回到缺氧段，必然会带回一定量的DO；其次，即使混合液中存在一定量的DO，也不一定能进入细菌细胞体内被细菌利用，因为正常情况下DO是以单纯扩散形式进入细胞体内的，要求混合液中有足够高的DO浓度，才能将DO“挤入”，而NO3-进入细胞内的扩散速度则较DO快得多。
大量处理厂的运行实践证明：缺氧段混合液的DO值控制在0.5mg/L以下，即可得到良好的脱氮效果，当DO高于0.5mg/L时，脱氮效率明显下降。
(6)BOD5/TKN对反硝化的影响
因为反硝化细菌是在分解有机物的过程中进行反硝化脱氮的，所以进入缺氧段的污水中必须有充足的有机物，才能保证反硝化的顺利进行。从理论上讲，当污水的BOD5/TKN＞2.86时，有机物即可满足需要。但由于BOD5中的一些有机物并不能被反硝化细菌利用或迅速利用，而且另外一部分细菌在好氧段不进行反硝化时，也需要有机物。因此，实际运行中应控制BOD5/TKN大于4.0，最好在5.7之上。否则，应外加碳源，补充有机物的不足。常用的是工业用甲醇，因为甲醇是一种不含氮的有机物，正常浓度下对细菌也没有抑制作用。
