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生物脱氮
污水生物处理脱氮主要是靠一些专性细菌实现氮形式的转化。
含氮有机化合物在微生物的作用下首先分解转化为氨态氮NH4+或NH3，这一过程称为“氨化反应”。
硝化菌把氨氮转化为硝酸盐，这一过程称为“硝化反应”;
反硝化菌把硝酸盐转化为氮气，这一反应称为“反硝化反应”。
含氮有机化合物终转化为氮气，从污水中去除。
1、硝化过程
硝化菌把氨氮转化为硝酸盐的过程称为硝化过程，硝化是一个两步过程，分别利用了两类微生物——亚硝酸盐菌和硝酸盐菌。这两类细菌统称为硝化菌，这些细菌所利用的碳源是CO32-、HCO3-和CO2等无机碳。
步由亚硝酸盐菌把氨氮转化为亚硝酸盐，第二步由硝酸盐菌把亚硝酸盐转化为硝酸盐。
这两个过程释放能量，硝化菌就是利用这些能量合成新细胞和维持正常的生命活动，氨氮转化为硝态氮并不是去除氮而是减少了它的需氧量。
氧化1g氨氮大约需要消耗4.3gO2和8.64gHCO3-(相当于7.14gCaCO3碱度)。
硝化过程的影响因素：
1)温度：硝化反应适宜的温度范围是30~35℃，温度不但影响硝化菌的比增长速率，而且会影响硝化菌的活性。
2)溶解氧：硝化反应必须在好氧条件下进行，溶解氧浓度为0.5~0.7mg/L是硝化菌可以容忍的极限，溶解氧低于2mg/L条件下，氮有可能被完全硝化，但需要较长的污泥停留时间，因此一般应维持混合液的溶解氧浓度在2mg/L以上。
3)pH和碱度：硝化菌对pH特别敏感，硝化反应pH是在7.2~8之间。每硝化1g氨氮大约需要消耗7.14gCaCO3碱度，如果污水没有足够的碱度进行缓冲，硝化反应将导致pH值下降、反应速率减慢。
4)有毒物质：过高的氨氮、重金属、有毒物质及某些有机物质对硝化反应都有抑制作用。
5)泥龄：一般来说，系统的泥龄应为硝化菌世代周期的两倍以上，一般不得小于3~5d，冬季水温低时要求泥龄更长，为保证一年四季都有充分的硝化反应，泥龄通常都大于10d。
6)碳氮比：BOD5与TKN的比值是C/N，是反映活性污泥系统中异养菌与硝化菌竞争底物和溶解氧能力的指标。C/N不同直接影响脱氮效果。一般认为，处理系统的BOD5负荷低于0.15BOD5/(MLVSS·d)时，硝化反应可以正常进行。
乡镇农村污水处理一体化成套设备2、反硝化过程
反硝化过程是反硝化菌异化硝酸盐的过程，即由硝化菌产生的硝酸盐和亚硝酸盐在反硝化菌的作用下，被还原为氮气后从水中溢出的过程。
反硝化过程主要在缺氧状态下进行，溶解氧的浓度不能超过0.2mg/L，否则反硝化过程就要停止。
反硝化也分为两步，步由硝酸盐转化为亚硝酸盐，第二步由亚硝酸盐转化为一氧化氮、氧化二氮和氮气。
反硝化的影响因素：
1)温度：反硝化的适宜温度范围是35~45℃。
2)溶解氧：为了保证反硝化过程的进行，必须保持严格的缺氧状态，保持氧化还原电位为-50~-110mV;为使反硝化反应正常进行，悬浮型活性污泥系统中的溶解氧保持在0.2mg/L以下;附着性生物处理系统可以容许较高的溶解氧浓度，一般低于1mg/L。
3)pH值：范围在6.5~7.5。
4)碳源有机质：需要提供足够的碳源，碳源物质不同，反硝化速率也不同。
5)碳氮比：理论上将1g硝酸盐氮转化为氮气需要碳源物质BOD52.86g。
投资成本：分散式污水处理系统的建设投资显著远低于集中式系统。集中式系统需要建设大规模的污水收集管网，其投资成本占据了总成本的80%。管网的平均设计使用寿命为50年。集中式系统的日常维护和到期更换都更需要大量投资。
运行成本：虽然在人口密集且市政污水管网发达的区域，集中式污水处理系统在单位污水处理费用方面有优势，但其设计考虑的峰值流量会导致系统容量的增加，降低处理效率;地下水人侵管网造成废水稀释，也会增加处理费用;长距离输水需建设能耗更高的泵站。这些因素直接导致运营成本的增加，在乡镇具体情况下，其单位污水处理费用并不比分散式污水处理系统有优势。
水质安全：集中式污水处理系统集中排放水量较大，可能引起受纳水域的富营养化。而分散式系统由于排水量小，将降低富营养化概率。
监测与管理：随着远程监控技术的进步，使用远程控制设备，已经可以轻松实现运行维护，大大减少了驻场人员。在管理方面，分散式污水处理系统比集中式系统更具有“可见性”使当地居民能更好地参与同时也促进群众节水和环保意识提高。
发展角度：分散式污水处理的基础设施投资可以逐步进行，无需一次到位，相较于集中式系统，更适应我国目前基础设施仍然相对落后的农村和乡镇。
实现源分离：集中式污水处理很难做到污水源分离，但分散式系统比较容易实现。例如生活污水的黑水与灰水分离。这些废水流量虽然小，但是含有大部分的COD和营养物质，以及几乎全部的病原体和微量污染物。就近集中处理减少了环境中微量污染物的分布并提高了本地系统的资源回收潜力。