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反硝化深床濾池濾料層在缺氧環境下運行，在濾料表面附著生長大量的反硝化生物菌群，二級生化處理出水通過重力流通過濾料層，污水中的硝酸鹽（NO₃^-）或亞硝酸鹽（NO₂^-）被吸附于濾料載體生物膜的吸附、還原成氮氣（N₂）從污水中釋放出來，從而實現污水的反硝化脫氮過程，顆粒濾料同時具有截留懸浮物的作用。

反硝化深床濾池S型濾磚安裝中

反硝化菌是一類化能異養兼性缺氧型微生物，其反應在缺氧的條件下進行。反應過程中反硝化菌還原硝基氮需利用有機物（如甲醇）做為電子供體，污水廠的三級處理反硝化濾池，濾池進水的碳源（BOD₅）已經比較低，為保障反硝化生物菌群的正常生物活性，需要適當的碳源（如甲醇）。濾池作為污水廠污水深度處理的保障性工藝，如果碳源投加過量，則引起污水廠出水BOD₅超標，反硝化濾池特有“進水流量信號+進水溶解氧濃度信號+進水硝基氮濃度信號+出水硝基氮濃度信號”的碳源投加機制，能精確的控制碳源投加量，能做到經濟節能穩定的運行。

反硝化過程中，有機物作為電子供體提供能量并得到氧化降解，利用硝酸鹽中的氮做電子受體，使得硝態氮還原成氮氣，其反應式如下：

NO₃^-+1.08CH₃OH+0.24H₂CO₃→0.056C₅H₇NO₂+0.47N₂↑+1.68H₂O+HCO₃^-

NO₂^-+0.67CH₃OH+0.53H₂CO₃→0.04C₅H₇NO₂+0.48N₂↑+1.23H₂O+HCO₃^-

由上述反應可知，反硝化反應中每還原1gNO₃^-需消耗2.47g的甲醇，每還原1gNO₂^-需消耗1.53g的甲醇。