对植物生长至关重要的硝酸盐必须在废水处理过程中去除
氮是地球大气中最普遍的元素，占78％，可以在活生物体和腐殖质（如腐殖质）中以及土壤中以及我们现在呼吸的空气中找到。
氮被认为是至关重要的限制性营养素 ，这意味着在自然界中，氮通常是供应最短缺的营养素，因此其供应可调节生长。 不利的一面是，水中过量的氮被称为富营养化，会导致藻类大量繁殖 ，从而阻塞水道并干扰水处理和脱盐操作，并对人类健康构成威胁。 富营养化可能由肥料径流和污水排放等引起。
即使单独使用，饮用水中过量的氮对人类，特别是婴儿和孕妇也有毒。 它是高铁血红蛋白血症，癌症和糖尿病的危险因素。
由于对健康和环境的�：�，反硝化是一种重要的废水处理方法，因为它会将危险的污染物转化为可在不影响环境的情况下排放的良性气体。
氮和水质
许多来源都会增加水的氮负荷，包括食品加工和化学过程中产生的废物，但是废水中发现的大部分氮都来自尿素（尿液产品）。 生物反硝化通常用于处理工业规模农业（例如家禽�。┎囊禾宸衔�。
在美国的某些地区，与营养有关的污染已对水质产生不利影响，因此反硝化必不可少。 例如，在爱荷华州全境，硝酸盐对水质的持续威胁很大，因此需要新的废水处理基础设施来全面解决。 而且，得梅因市（Des Moines）在2015年花费了额外的150万美元用于反硝化。得梅因水厂（Des Moines Water Works）首席执行官兼总经理比尔·斯托（Bill Stowe）告诉WaterOnline ，他预计将再花费8000万美元用于基础设施升级，包括脱硝。
硝酸盐如何去除？
有三种主要的硝酸盐去除方法： 离子交换和生物反硝化（使用最广泛的方法）以及化学还原法。 根据世界卫生组织（WHO）的说法，离子交换通常用于处理地下水，而地表水通常采用生物反硝化处理。
• 离子交换：在此化学过程中，水中多余的溶解离子（例如肥料中的硝酸盐）会通过树脂珠床交换为带相同电荷的离子。
• 生物反硝化（活性污泥）过程：微生物在生物反硝化过程中承担大部分工作。 可以使用氧化氮（反硝化剂）的常用细菌包括假单胞菌，产碱菌和副球菌。 当它们分解NO 3以代谢氧气时，会释放出氮气。
• 化学还原：在这些过程中，化学药品（例如酸）用作还原剂，形成氨或元素氮。 这些过程通常需要特殊条件，例如使用催化剂，或者高温高压。
生物反硝化发生在硝化作用后，这是细菌进行的另一过程。 这是氮循环的最后一步，这是自然的生物过程，氮从一种形式转变为另一种形式。
硝化和反硝化对生物废水的处理很重要。 在循环的硝化步骤中，氨氧化为亚硝酸盐（NO 2 ）和硝酸盐（NO 3 ）。 然后，NO 2和/或NO 3转化为一氧化氮（NO）和一氧化二氮（N 2 O），最终转化为气态氮（N 2 ），适合无害排放到大气中。 在废水处理方面， 联合国环境规划署解释：
反硝化是从水中除去氮的过程。 当用于水质改善技术中时，反硝化作用会处理水，以将其硝酸盐氮含量降低至可饮用的水平。
例如，佛罗里达州坦帕市使用传统的活性污泥工艺作为其自来水设施中的七种之一：
通过反硝化将活性污泥-硝化过程中的废水中的硝酸盐氮转化为氮气。 反硝化作用发生在深床单介质反硝化过滤器中。 将补充的碳源（甲醇）添加到反硝化过滤器进水中，以提供用于过滤器中反硝化培养物的食物来源。
一旦水进入过滤器，它就会通过载有细菌的过滤器介质。 一旦细菌消耗了硝酸盐中的氧气，就会剩下氮气。 随着气体的释放，气体被捕集在过滤介质中，从而在此过程中从废水中去除了大部分氮。
由于反硝化后几乎没有氧气，所以废水处理的下一阶段是通过曝气 （这是一个能源密集的步骤）向水中添加氧气。
膜曝气生物膜反应器（MABR）
膜曝气生物膜反应器（MABR）是一项最近开发的技术，也是一种生物处理工艺，该工艺以多种方式对传统工艺进行了改进。
传统的生物处理需要单独的腔室进行硝化和反硝化。 MABR�？樵诔莆较趸头聪趸⊿ND）的过程中将它们引导到一个罐中。 MABR减少了进行高质量废水处理所需的占地面积。 占地面积�。箍梢园霸诒曜荚耸浼跋涞ピ湍？橹�，以改造旧设备。 而且，该工艺大大减少了对添加碳源的需求。
在Fluence MABR中，SND是通过螺旋缠绕的薄膜完成的，该薄膜在微观水平上是透气的。 当空气在接近大气压的条件下流过膜时，好氧细菌紧贴富氧表面，形成硝化生物膜，将氨转化为硝酸盐。 与传统方法一样，仍然需要使用厌氧细菌进行反硝化。
氧气穿过膜而没有气泡，滋养了表面的微生物，同时使罐的其余部分缺氧，足以支持厌氧性反硝化细菌。 消除气泡产生的压缩曝气阶段还可以提高能源效率。 硝酸盐最终分解为氮气和氧气，氧气被排放，而氮气则进一步消化了有机污染物。
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