全程硝化反硝化是目前應(yīng)用最廣時(shí)間最久的一種生物法，是在各種微生物作用下，經(jīng)過(guò)硝化、反硝化等一系列反應(yīng)將廢水中的氨氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)猓瑥亩_(dá)到廢水治理的目的。全程硝化反硝化法去除氨氮需要經(jīng)過(guò)兩個(gè)階段：
硝化反應(yīng)：硝化反應(yīng)由好氧自養(yǎng)型微生物完成，在有氧狀態(tài)下，利用無(wú)機(jī)氮為氮源將NH4+化成NO2-，然后再氧化成NO3-的過(guò)程。硝化過(guò)程可以分成兩個(gè)階段。第一階段是由亞硝化菌將氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽（NO2-），第二階段由硝化菌將亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化為硝酸鹽（NO3-）。
反硝化反應(yīng)：反硝化反應(yīng)是在缺氧狀態(tài)下，反硝化菌將亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮還原成氣態(tài)氮（N2）的過(guò)程。反硝化菌為異養(yǎng)型微生物，多屬于兼性細(xì)菌，在缺氧狀態(tài)時(shí)，利用硝酸鹽中的氧作為電子受體，以有機(jī)物（污水中的BOD成分）作為電子供體，提供能量并被氧化穩(wěn)定。
全程硝化反硝化工程應(yīng)用中主要有AO、A2O、氧化溝等，是生物脫氮工業(yè)中應(yīng)用較為成熟的方法。
全程硝化反硝化法具有效果穩(wěn)定、操作簡(jiǎn)單、不產(chǎn)生二次污染、成本較低等優(yōu)點(diǎn)。該法也存在一些弊端，如當(dāng)廢水中C/N比值較低時(shí)必須補(bǔ)充碳源，對(duì)溫度要求相對(duì)嚴(yán)格，低溫時(shí)效率低，占地面積大，需氧量大，有些有害物質(zhì)如重金屬離子等對(duì)微生物有壓制作用，需在進(jìn)行生物法之前去除，此外，廢水中，氨氮濃度過(guò)高對(duì)硝化過(guò)程也產(chǎn)生抑制作用，所以在處理高濃度氨氮廢水前應(yīng)進(jìn)行預(yù)處理，使氨氮廢水濃度小于500mg/L。傳統(tǒng)生物法適用于處理含有有機(jī)物的低濃度氨氮廢水，如生活污水、化工廢水等。