传统的生物脱氮机理认为：脱氮过程一般包括氨化、硝化和反硝化三个过程。

①氨化(Ammonification)：废水中的含氮有机物，在生物处理过程中被好氧或厌氧异养型微生物氧化分解为氨氮的过程；

②硝化(Nitrification)：废水中的氨氮在硝化菌（好氧自养型微生物）的作用下被转化为NO2-和NO3-的过程；

③反硝化(Denitrification)：废水中的NO2-和NO3-在缺氧条件下以及反硝化菌(兼性异养型细菌)的作用下被还原为N2的过程。

其中硝化反应分为两步进行：亚硝化和硝化。硝化反应过程方程式如下所示：

①亚硝化反应：NH4++1.5O2→NO2-+H2O+2H+②硝化反应：NO2-+0.5O2→NO3-③总的硝化反应：NH4++2O2→NO3-+H2O+2H+

反硝化反应过程分三步进行，反应方程式如下所示(以甲醇为电子供体为例)：

第一步：3NO3-+CH3OH→3NO2-+2H2O+CO2

第二步：2H++2NO2-+CH3OH→N2+3H2O+CO2

第三步：6H++6NO3-+5CH3OH→3N2+13H2O+5CO2

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