一、反硝化过程
反硝化过程是由一群异养性微生物完成的，它们在缺氧（无分子态氧）条件下，将硝化过程中产生的NO2离子、NO3离子还原成N2或N2O、NO.反硝化菌在自然环境中很普遍，多数是兼性细菌，有分子态氧时反硝化菌氧化分解有机物，利用分子氧作为最终电子受体，O2-离子作为受氢体H2O和OH离子，有机物则作为碳源及电子供体提供能量并得到氧化稳定。反硝化过程中亚硝酸盐和硝酸盐的转化是通过反硝化菌的同化作用和异化作用来完成的。异花作用是将NO3-离子、NO2离子 还原为NO、N2O、N2，等，主要是N2；同化作用是反硝化茵将NO3-离子、NO2离子 还原成NH3-N供新细胞合成之用，氮成为细胞质的成分。
生物反硝化过程表示如下。
NO3离子+H（电子供体有机物）--→ N2+H2O+OH离子
NO2离子+H（电子供体有机物）--→ N2+H2O+OH离子
污水中含碳有机物作为反硝化过程的电子供体，由上面的反应式可知每转化lgNO2-N 为N2时，需有机物（BOD表示）1.71g［3×16/（2×14）］，而每转化lgNO3-N则需有机物2.86g［5×16/（2×14）］，同时产生3.57g碱度（以CaCO：计）［100/（2×14）］.
