废水中总氮主要由氨氮、有机氮、硝态氮、亚硝态氮组成，其中氨氮主要来自于氨水以及诸如氯化铵等无机物。有机氮主要来自于一些有机物中的含氮基团，比如有机胺类等。硝态氮在自然界中比较稳定，且含量较高，比如国防工业炸药制造过程中大量用硝酸盐作为原料，机械化学等工业使用大量与硝酸盐相关的原材料作为氧化剂，同时很多污水通过前期生化以及硝化以后也含有大量的硝酸盐，因为硝态氮十分稳定，且极易溶解于水，因此污染十分严重，极易扩散。
【氨氮的去除】
利用微生物硝化和反硝化去除废水中的氨氮，首先通过硝化细菌和亚硝化细菌将氨氮转化为亚硝酸盐和硝酸盐，然后再进行反硝化，将硝酸盐转化为氮气。其反应原理图如下所示：
2NH3+3O2→HNO2+H2O+能量
(亚硝化作用)
2HNO2+O2→2HNO3+能量
(硝化作用)
HNO3+CH3OH→N2+CO2+H2O+能量
(反硝化作用)
【有机氮的去除】
生物法，氮化合物在生物作用下可实现向氮气的转化；
化学法，通过氧化使氮化合物直接从有机氮、氨氮直接转化为氮气；
生物法成本较低，效果稳定，但工艺复杂，操作困难，且占地面积较大，运行时间较长;化学法省去中间转化步骤，更快速直接，但成本较高，折点加氯法控制难度大，效果不稳定。
【硝态氮的去除】
硝态氮主要是指硝酸根离子，目前有采用离子交换、膜渗透、吸附以及生物脱氮的方法。其中离子交换法、膜渗透法以及吸附法都只是硝酸根离子的浓缩与转移，无法真正去除总氮，浓缩以后的硝酸根废液需要进一步处理。在生物脱氮中，主要是指硝酸根离子通过总氮去除菌降解转化为氮气的过程。
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