总氮是指水中同时存在的各种形态的氮元素所组成的总和，其中包括氨氮（NH3-N）、亚硝酸盐氮（NO2-N）、硝酸盐氮（NO3-N）等形态。总氮是影响水体水质的重要指标之一，其含量高低直接关系到水体生态环境和人类生活用水的安全。因此，对于含有高浓度总氮的废水进行处理，去除其中的总氮成为了必要的步骤。生物处理技术是当前处理含氮污水的主流技术之一，其中，微生物在生化去除总氮的过程中起到了关键作用。下面我们将详细讲解微生物在生化去除总氮过程中的作用。

1. 微生物在硝化过程中的作用

硝化是一种生物氧化过程，是将氨氮转化为硝酸盐氮的过程，包括两个阶段：第一阶段是氨氧化，将氨氮转化为亚硝酸盐氮；第二阶段是亚硝氧化，将亚硝酸盐氮转化为硝酸盐氮。这个过程主要由硝化细菌完成，包括氨氧化细菌和亚硝氧化细菌。

氨氧化细菌在硝化过程中起到了关键的作用。它们可以将氨氮转化为亚硝酸盐氮。在这个过程中，氨氧化细菌利用氨氮和氧气组合来产生能量，并且在此过程中生成亚硝酸盐氮和水。亚硝酸盐氮是一种有毒物质，但可以被亚硝氧化细菌进一步转化为硝酸盐氮。因此，氨氧化细菌在硝化过程中起到了关键的作用，不仅将氨氮转化为亚硝酸盐氮，在此过程中产生的亚硝酸盐氮也需要经过亚硝氧化细菌进一步转化为硝酸盐氮。

与氨氧化细菌不同，亚硝氧化细菌的作用是将亚硝酸盐氮转化为硝酸盐氮。亚硝氧化细菌可以利用亚硝酸盐氮和氧气来产生能量。在这个过程中，亚硝氧化细菌将亚硝酸盐氮氧化为硝酸盐氮，并且在此过程中产生能量和水。硝酸盐氮是水体中的一种无害的物质，不会对水生生物和人体健康产生负面影响。

2. 微生物在反硝化过程中的作用

在生化去除污水中总氮的过程中，反硝化是污染物含氮化合物的最终消化过程。反硝化细菌可以利用硝酸盐氮作为电子受体，并且将其还原为气态的氮气（N2）或亚氮盐。反硝化细菌的活动需要在缺氧的条件下进行，因为它们需要利用硝酸盐氮作为最终电子受体来获得能量。反硝化细菌是许多诸如污水处理和废物管理等应用中的关键菌株。

3. 微生物在厌氧氨氧化过程中的作用

厌氧氨氧化是指将氨氮通过厌氧反应与硝酸盐氮一同转化为氮气。这个过程通常需要进行在没有氧气和硝酸盐氮的情况下，并需要一些特殊的菌株，例如anammox菌。Anammox菌可以将氨氮和亚硝酸盐氮通过厌氧反应转化为氮气和水，这个过程同时也产生了能量。

综上所述，微生物在生化去除总氮的过程中起到了至关重要的作用，其中氨氧化细菌和亚硝氧化细菌是硝化过程中的主要参与者，反硝化细菌在消除硝酸盐氮和满足微生物在初始生化中对硝酸盐氮的需求方面起到了重要作用，而anammox菌则在厌氧氨氧化过程中发挥关键作用。在污水处理中，合理利用这些微生物群落，可以有效地降低污染物氮化合物的浓度，进而保护水资源和人类健康。