在传统的生物脱氮过程中，有机氮首先被转化成氨氮，再被氨氧化菌氧化为亚硝酸盐氮。接着，亚硝酸盐氧化菌将亚硝酸盐氧化为硝酸盐氮，最后被反硝化菌还原为氮气。这个过程通常分为三个阶段进行。
在第一个阶段，大多数的有机氮在水中会被转化成游离氨。游离氨又会转化成离子氨，这是一个可逆反应。污水中的pH值会影响游离氨和离子氨的存在比例，pH值偏酸性时离子氨占主导地位，pH值偏碱性时游离氨占主导地位。
在第二个阶段，氨氮转化成亚硝酸盐，再转化为硝酸盐，这两步通常合称为硝化反应。这一阶段是由一类特殊的自养生物-硝化细菌完成的。与异养菌相比，硝化细菌需要更多的时间来生长和繁殖。因此，在污水生化处理系统中，硝化细菌决定了污泥龄。而硝化细菌的生长速度取决于废水的温度和溶解氧，较高的温度和溶解氧意味着硝化细菌的生长速度更快，较低的温度和溶解氧时生长速度会较慢。当溶解氧不足时，硝化细菌会降低活跃度。此外，硝化细菌对pH也很敏感，最适宜的pH值在6.8-7.8之间。
在第三个阶段，反硝化菌利用有机物和氧气将硝酸盐还原成氮气。当环境中的氧气不足时，可以利用硝酸盐中的氧分子，以有机物为电子供体，从而将硝酸盐还原成氮气。然后氮气以气泡的形式漂浮到水面，最后进入大气循环中。同时，生成的氢氧根离子也可以补充硝化反应消耗的碱度。
以上就是生物脱氮的全过程，这是一个复杂而精密的反应链，需要各种微生物的协同作用才能完成。通过这样的过程，我们能够有效地去除废水中的氮元素，保护环境并促进水资源的可持续利用。
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