生物脱氮是指在微生物的联合作用下，污水中的有机氮及氨氮经过代谢转化为氮气的过程。其具有经济、有效、易操作、无二次污染等特，被公认为具有发展前途的方法。

传统生物脱氮法

传统的生物脱氮技术始于上世纪30年代，真正应用于20世纪70年代。自Barth三段生物脱氮工艺的开创，A/O工艺、序批式工艺等脱氮工艺相继被提出并应用于工程实际。

三段生物脱氮工艺

三段生物脱氮工艺流程如图所示，该工艺是将有机物降解、硝化作用以及反硝化作用三个阶段独立开来，每一阶段后面都有各自独立的沉淀池和污泥回流系统。一段曝气池的主要作用是代谢分解有机物，并使有机氮氨化。二段硝化池主要进行硝化反应，将氨氮氧化，同时需投加碱度以维持一定的pH值。第三段是反硝化反应器，硝态氮在缺氧条件下被还原为N2，安装搅拌装置使污泥混合液呈悬碳源以满足浮状态，并外加反硝化反应所需的碳源。

A/O生物脱氮工艺

A/O 生物脱氮工艺如图所示，该工艺将缺氧段置于系统前端，其发生反硝化反应产生的碱度能够少量补充硝化反应之需。另外，缺氧池中反硝化反应利用原废水中的有机物为碳源可以减少补充碳源的投加甚至不加。通过内循环将硝化反应产生的硝态氮转移到缺氧池进行反硝化反应，硝态氮中氧作为电子受体，供给反硝化菌的呼吸作用和生命活动，并完成脱氮工序。

在 A/O 生物脱氮工艺中，硝化液回流比对系统的脱氮效果影响很大。若回流比控制过低，则无法提供充足的硝态氮进行反应，使硝化作用不完全，进而影响脱氮效果；若控制过高，则导致硝化液与反硝化菌接触时间减短，从而降低脱氮效率。因此，在实际的运行过程中需要控制适当的硝化液回流比，使系统脱氮效果达到一个好的水平。

序批式脱氮工艺（例如CASS）

序批式脱氮工艺与A/O工艺相比，其运行方式有所不同，但在脱氮反应机理上基本与A/O生物脱氮工艺一致。序批式工艺为间歇的运行方式，采用一个独立的反应池替代了传统的由多个具有不同功能的反应区组合而成的A/O生物脱氮反应器。序批式脱氮工艺以时间的交替方式实现了缺氧/好氧环境，取代了传统空间上的缺氧/好氧，因其具有简单的结构和灵活的操作方式而倍受研究者的关注和研究。