首先我们先要看懂生物脱氮的原理。在污水生物处理中，氮元素的转化是靠4个作用来完成的。
分别是同化、氨化、硝化和反硝化作用。
同化作用就是微生物将氮转化为自身细胞的组成部分，最后可以通过剩余污泥排出。
氨化作用是将有机氮转化为氨氮，通过反应式可以看出这一过程有2个特点，一是需要氧气；二是由于氨化菌是异养菌，所以整个过程都会消耗有机物。
硝化作用分两步，先是将氨氮氧化为亚硝酸氮，再将亚硝酸氮氧化为硝酸氮，这里面涉及到两种细菌，但这不是重点，我就不说了。
这一过程的特点有2个，一个是消耗氧气，第二个是因为产物中有H+，为了维持系统的pH，所以还要消耗碱度。
反硝化作用生物脱氮的最后一步，就是反硝化。
在这个过程中，上一步产生的亚硝酸氮和硝酸氮被还原为氮气。
这一过程的特点有3个，一是需要控制严格的缺氧条件，二是需要碳源作为电子供体参与反应，三是会产生碱度。
接下来我们来看污水处理中是怎么进行生物脱氮的。
根据上面的脱氮原理，有科学家提出了三级生物脱氮工艺，如图所示。
简单粗暴，氨化阶段给你上一个反应器，顺便还去除有机物；
硝化阶段再给你一个反应器，正好把上一个反应池中产生的氨氮转化成硝态氮；
了以后该反硝化了，好的，我们再来一个反应器，继续把上一个池子中的硝态氮搞成氮气。
不知道大家发现问题没。
第一个反应器的氨化过程和第二个反应器的硝化过程，它俩都是需要氧气的。
于是我们的前辈灵机一动，把它俩合二为一，结果就出现了下面的两级生物脱氮工艺。
这样的改进可节省了不少的基建费用。
后来觉得沉淀池1放在那里也没啥必要，就给去掉了。
这样就变成单级生物脱氮系统，又轻松节省一笔费用，这里就不放单级的图了，大家可以自行脑补。
但是仔细观察，貌似还有不妥之处。
首先前边儿的反应器进行氨化作用的同时，消耗了有机物。
可是后边儿的反应器在进行反硝化时，它又要往里加有机物。
再来，前边儿的反应器中，我们要往里加碱度来中和H+。别问为什么，问了我就告诉你，因为硝化细菌它受不了7以下的pH，不然它就要死给你看。
可是到了后边儿，反硝化过程中又会产生碱度。
所以，我们机智的前辈又想到了改良的办法，那就是将反硝化反应器放在系统的最前端。
让原水中的有机物先参与反硝化过程，这样既可以省去额外投加碳源的费用，还帮好氧池去除了一部分有机物，又减少了一部分曝气的费用；
再有反硝化过程产生的碱度，可以直接补充给硝化过程，简直是一石好几鸟。
可能这里就有人疑惑了，反硝化过程设在最前边儿怎么能行呢？
毕竟反硝化过程是要硝态氮参与反应的，但是进水的氮它可不是硝态氮啊。
所以这里存在一个很关键的步骤，就是硝化液的回流，也叫做内回流。
只要将好氧池的混合液回流到缺氧池，就可以解决这个问题啦。