污水硝化—反硝化脱氮处理是一种重要的污水微生物脱氮方法。这种方法分为硝化和反硝化两个阶段，下面我们来详细了解这一过程。
一、硝化反应过程
硝化反应过程是在有氧条件下进行的，主要是通过氨氮被硝化细菌氧化成为亚硝酸盐和硝酸盐。这个过程包括两个基本反应步骤：
1. 亚硝酸菌（Nitrosomonas sp）将氨氮转化为亚硝酸盐的反应；
2. 硝酸菌（Nitrobacter sp）将亚硝酸盐转化为硝酸盐的反应。
这两个反应都需要化能自养菌的参与，它们利用CO2、CO32-、HCO3-等作为碳源，通过NH3、NH4+、或NO2-的氧化还原反应获得能量。硝化反应过程需要在好氧（Aerobic）条件下进行，并以氧作为电子受体，氮元素作为电子供体。
二、反硝化反应过程
反硝化反应过程则在缺氧条件下进行，利用反硝化菌将亚硝酸盐和硝酸盐还原为氮气，从而从水中去除氮。反硝化菌是一类化能异养兼性缺氧型微生物。当有分子态氧存在时，反硝化菌氧化分解有机物，利用分子氧作为最终电子受体；当无分子态氧存在时，反硝化细菌利用硝酸盐和亚硝酸盐中的N3+和N5+作为电子受体，O2-作为受氢体生成水和OH-碱度，有机物则作为碳源提供能量并得到氧化稳定。
三、传统生物脱氮工艺
传统的生物脱氮工艺是单独进行硝化和反硝化的工艺系统，每一部分都有自己的沉淀池和各自独立的污泥回流系统，使除碳、硝化和反硝化在各自的反应器中进行，并分别控制在适宜的条件下运行。
四、其他脱氮工艺
除了传统工艺，还有如A/O工艺、短程硝化反硝化工艺、厌氧氨氧化工艺等。这些工艺各有特点，如A/O工艺流程简单，构筑物少，费用小；短程硝化反硝化工艺可以节省反硝化过程所需要的外加碳源；厌氧氨氧化工艺则能以自养菌方式进行反硝化，产生更高的能量。
五、脱氮除磷工艺
当需要同时去除水中的氮和磷时，应采用厌氧/缺氧/好氧（A/A/O）工艺。这一工艺结合了厌氧、缺氧和好氧三个环境，通过不同的微生物作用，同时实现脱氮除磷的目标。