污水中總氮包括有機(jī)氮和氨氮及硝酸鹽，但城市污水中的氮到達(dá)污水廠時以氨氮為主。通常生物脫氮包 括硝化和反硝化兩個過程。
對污水處理廠普通A/O工藝的出水總氮預(yù)測分析：在污水廠的曝氣池中，在好氧環(huán)境中，原水BOD被化能 異養(yǎng)菌氧化，氨態(tài)氮則被化能自養(yǎng)菌氧化（即硝化細(xì)菌）成硝態(tài)氮或亞硝態(tài)氮，完成硝化過程。因化能 異養(yǎng)菌效率較高，而化能自養(yǎng)菌效率較低，硝化過程需要較長的污泥齡才能完全發(fā)揮硝化作用。硝化過 程產(chǎn)生的硝態(tài)氮或亞硝態(tài)氮仍是總氮的組成部分，對總氮的去除沒有影響。但硝酸鹽或亞硝酸鹽具有較 強(qiáng)的氧化能力，在缺氧環(huán)境下，當(dāng)環(huán)境中溶解氧較低時，某些細(xì)菌能以硝酸鹽或亞硝酸鹽代替溶解氧作 為氧供體，以進(jìn)水中的BOD作為碳源和能量進(jìn)行生命活動，將硝酸鹽氮還原成氮氣，由水中釋放出來，實 現(xiàn)氮最終排出系統(tǒng)，完成反硝化過程。該過程最終的結(jié)果是，硝酸鹽或亞硝酸鹽供出其中的氧原子作為 碳源的氧化劑，硝態(tài)氮或亞硝態(tài)氮則還原成游離氮（即反硝化）。正是由于硝化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌的共 同作用，總氮的去除才成為可能。
目前現(xiàn)有城鎮(zhèn)污水處理廠主導(dǎo)工藝中大量采用A/A/O（含改進(jìn)型UCT）工藝、SBR和氧化溝工藝。對氨氮、 總氮、三氮轉(zhuǎn)化及氨氮在水污染評價及控制中的作用研究認(rèn)為：這些工藝在去除有機(jī)物和氨氮方面效果 較好，但是面對愈加嚴(yán)格的總氮和總磷排放要求，有些設(shè)施就必須進(jìn)行技術(shù)改造來提升TN的處理效果。 比如采用強(qiáng)化生物處理+深度處理、強(qiáng)化除磷脫氮等技術(shù)，盡可能對現(xiàn)有處理設(shè)施進(jìn)行挖潛，通過強(qiáng)化現(xiàn) 有工藝各個環(huán)節(jié)，特別是生物處理工藝的作用，盡量減少提高排放標(biāo)準(zhǔn)需要的資金投入。
強(qiáng)化生物處理技術(shù)主要是硝化菌生物強(qiáng)化，它可以極大地促進(jìn)微生物種群中硝化菌群的高密度生長 ，導(dǎo)致快速啟動和原位硝化活性的提高。一些同定膜微生物反應(yīng)器中接種的強(qiáng)化微生物能在生物膜中擴(kuò) 增或繁殖，提高了生物膜表面硝化菌的豐度從而導(dǎo)致硝化速率加快。
氨氮總氮一體化治理技術(shù)采用先進(jìn)的短程硝化一反硝化工藝，通過投放、馴化優(yōu)勢菌，增強(qiáng)了處理 氨氮和總氮的能力。為提高總氮脫除率，還采用了好氧同步反硝化、外加碳源及利用內(nèi)源呼吸的后置反 硝化三項新技術(shù)，氮脫除率大干98%，總氮脫除率大于95%，完成了氨氮、總氮同步脫除的難題。