污水脫氮是在生物硝化工藝基礎(chǔ)上，增加生物反硝化工藝，其中反硝化工藝是指污水中的硝酸鹽在缺氧條件下被微生物還原為氮?dú)獾纳磻?yīng)過(guò)程。
導(dǎo)致出水總氮超標(biāo)的原因涉及許多方面，主要有：
1、污泥負(fù)荷與污泥齡
由于生物硝化是生物反硝化的前提，只有良好的硝化，才能獲得高效而穩(wěn)定的的反硝化。因而，脫氮系統(tǒng)也必須采用低負(fù)荷或超低負(fù)荷，并采用高污泥齡。
2、內(nèi)外回流比
生物反硝化系統(tǒng)外回流比較單純生物硝化系統(tǒng)要小些，這主要是入流污水中氮絕大部分已被脫去，二沉池中NO3--N濃度不高。相對(duì)來(lái)說(shuō)，二沉池由于反硝化導(dǎo)致污泥上浮的危險(xiǎn)性已很小。另一方面，反硝化系統(tǒng)污泥沉速較快，在保證要求回流污泥濃度的前提下，可以降低回流比，以便延長(zhǎng)污水在曝氣池內(nèi)的停留時(shí)間。
運(yùn)行良好的污水處理廠，外回流比可控制在50%以下。而內(nèi)回流比一般控制在300～500%之間。
3、反硝化速率
反硝化速率系指單位活性污泥每天反硝化的硝酸鹽量。反硝化速率與溫度等因素有關(guān)，典型值為0.06～0.07gNO3--N/gMLVSS×d。
4、缺氧區(qū)溶解氧
對(duì)反硝化來(lái)說(shuō)，希望DO盡量低，最好是零，這樣反硝化細(xì)菌可以“全力”進(jìn)行反硝化，提高脫氮效率。但從污水處理廠的實(shí)際運(yùn)營(yíng)情況來(lái)看，要把缺氧區(qū)的DO控制在0.5mg/L以下，還是有困難的，因此也就影響了生物反硝化的過(guò)程，進(jìn)而影響出水總氮指標(biāo)。
5、BOD5/TN
因?yàn)榉聪趸?xì)菌是在分解有機(jī)物的過(guò)程中進(jìn)行反硝化脫氮的，所以進(jìn)入缺氧區(qū)的污水中必須有充足的有機(jī)物，才能保證反硝化的順利進(jìn)行。由于目前許多污水處理廠配套管網(wǎng)建設(shè)滯后，進(jìn)廠BOD5低于設(shè)計(jì)值，而氮、磷等指標(biāo)則相當(dāng)于或高于設(shè)計(jì)值，使得進(jìn)水碳源無(wú)法滿足反硝化對(duì)碳源的需求，也導(dǎo)致了出水總氮超標(biāo)的情況時(shí)有發(fā)生。
6、pH
反硝化細(xì)菌對(duì)pH變化不如硝化細(xì)菌敏感，在pH為6～9的范圍內(nèi)，均能進(jìn)行正常的生理代謝，但生物反硝化的最佳pH范圍為6.5～8.0。
7、溫度
反硝化細(xì)菌對(duì)溫度變化雖不如硝化細(xì)菌那么敏感，但反硝化效果也會(huì)隨溫度變化而變化。溫度越高，反硝化速率越高，在30～35℃時(shí)，反硝化速率增至最大。當(dāng)?shù)陀?5℃時(shí)，反硝化速率將明顯降低，至5℃時(shí)，反硝化將趨于停止。因此，在冬季要保證脫氮效果，就必須增大SRT，提高污泥濃度或增加投運(yùn)池?cái)?shù)。