傳統生物脫氮方法在廢水脫氮方麵（miàn）起到了一定的作用，但仍存在許多問題。如：氨氮完全硝化需消耗大量的氧，増（zēng）加了動力消耗；對C/N比低的廢水，需外加有機碳源；工藝流程長，占地麵積大（dà），基建投資高等。

       近年來，生物脫氮（dàn）領域開（kāi）發了許多（duō）新工藝，主要有：同步硝化反硝化；短（duǎn）程硝化反硝化；厭氧氨（ān）氧化和全程自養脫氮。

       1、同步硝化反硝化（SND）

       自20世紀80年代（dài）以來, 研究人員在一些沒有明顯缺氧及厭氧段的活性汙泥法工藝中, 曾多次觀察到氮的非同化損（sǔn）失現象, 即存在有氧（yǎng）情況下的反硝化反應、低（dī）氧（yǎng）情況下的硝化反應。在這些處理係統中,硝化和反硝化往往發生在相同的條件下或（huò）同（tóng）一處理空（kōng）間內, 這種現象（xiàng）被稱作同步（bù）硝化反硝化(SND）,亦有研究人員將這種現象中的反硝化過（guò）程稱之為好氧反硝化（huà）。

       工藝微生物學（xué）家在純種培養的研究中發現，硝化細菌和反硝化細菌有（yǒu）非（fēi）常複雜的生理多樣性，如：Roberton和Lloyd等證明許多反硝化細菌在好氧條件下能進行反硝化；Castingnetti證明許（xǔ）多異養菌能進（jìn）行硝化（huà）。這些新發現使得同時硝化（huà）反硝化成（chéng）為可能，並奠定了SND生物（wù）脫氮的理論基礎。硝化與反硝化的反應動力學平衡控製是同步硝化反硝化技術（shù）的關鍵。

       在該工藝中，硝化（huà）與反硝化反應在同一個構築物（wù）中同時進（jìn）行，與傳統的（de）工藝相比具有明顯的優越性：（1）節（jiē）省（shěng）反應器體積和（hé）構築物占地麵積，減（jiǎn）少投資；（2）可在一定程度上避免NO2-氧化成（chéng）NO3-再還原成NO2-這兩步多（duō）餘的反應，從而可縮（suō）短反應時間，還可節省（shěng）DO和（hé）有機碳；（3）反硝化反應產（chǎn）生的堿（jiǎn）度可以彌補硝化反應堿度的消耗，簡化pH調節，減少運（yùn）行費用。MBBR工藝是同步硝化反硝化（huà）的典型（xíng）工藝。

       MBBR工藝（yì）原理是通過向反應（yīng）器中投加一定數量的懸浮載體，提高反應器中的生物量及生物種類，從而提高反應器的處理效（xiào）率。由於填料密度接近（jìn）於水，所以在（zài）曝氣的時候，與水呈完全混合狀態，微生物生長的環境為氣、液、固（gù）三（sān）相。載體在水中（zhōng）的（de）碰撞和剪（jiǎn）切作用，使空氣氣泡更（gèng）加細（xì）小，增（zēng）加了氧氣的利（lì）用率。另外，每個載體內外均具有不同的生物種類（lèi），內部生長一些厭（yàn）氧菌或兼氧菌，外部為好養（yǎng）菌，這樣每（měi）個載體（tǐ）都為一個微型反應器，使硝化反應和（hé）反硝化反應同時存在，從（cóng）而提高了處理效果。

       2、短程（chéng）硝化-反（fǎn）硝化（SHARON）

       1975年，Voets等發現了硝化過程中亞硝酸鹽積累的（de）現（xiàn）象，並*次提（tí）出（chū）了短程硝化反硝化生物脫氮的概念。1986年Sutherson等（děng）證（zhèng）實了其可行性，國內外研究表明，與傳統的硝化反硝化相（xiàng）比，短程硝化反硝化具有可減少25%左右的需氧量，降低（dī）能耗；節省反硝化階段所需要的有機碳源，降低了運行費用；縮短HRT，減少反應器（qì）體積和占地麵積；降低了（le）汙泥產量；硝化產生（shēng）的酸度可部分地由反硝（xiāo）化產生的堿度中和。

       因（yīn）此，對許多（duō）低C/N比廢水，目前比較有代表性的工藝有（yǒu）亞硝酸菌與固定化微生物單級生物脫氮工藝（yì），單一反應器通過亞硝酸鹽去除氨氮（dàn）(SHARON)工藝。

       SHARON工藝是由荷蘭Delft技術大學開（kāi）發（fā）的（de）一種新型脫氮工藝，其基本原理（lǐ）是在同一個反應器（qì）內，在有氧條件下，利用氨（ān）氧化菌（jun1）將氨氮氧化成亞硝態氮，然後在缺氧條件下，以有機（jī）物為電子供體，將亞硝（xiāo）態氮反硝化成N2。將（jiāng）氨氧化控製在亞硝化階段是該工藝的關鍵。

       SHARON工藝的成功在於（yú）：

       (1)利用了溫度這一（yī）重要因素，提高了亞硝酸細菌的競爭能力（lì）；

       (2)利用完全混（hún）合（hé）反應器在無汙泥回流條件下汙泥（ní）停留時間(SRT)與水力停留時間(HRT)的同一性，控製HRT大於亞硝酸細菌的世代時（shí）間，小於硝酸（suān）細菌的世代（dài）時間（jiān），實現硝酸細菌的（de）“淘洗”，使反應（yīng）器內主要為亞硝酸細菌；

       (3)控製（zhì）較高的pH值，不僅抑製了硝酸細菌，也消除了遊離亞硝（xiāo）酸(FNA)對亞硝酸細菌的抑製。

       1998年在荷蘭已有（yǒu）此（cǐ）類汙水處理廠投入運行。

       盡管SHARON工藝按有氧/缺氧的間歇運行方式取得了較好的效果，但不（bú）能保（bǎo）證出水氨氮的濃度很低。該（gāi）工藝更適於對較高濃度的（de）含氨氮廢水的預處理或旁路處理。

       3、厭氧氨氧化(ANAMMOX)工藝

       1994年，Kuenen等邸發現某些細菌在硝化反硝化反應中（zhōng）能（néng）利用（yòng）硝酸鹽（yán）或亞硝酸鹽（yán）作電子受體（tǐ）將氨氮氧化成N2和氣態氮化物；1995年，Mulder等人在研究脫氮流化床反應器時發現，氨氮可在厭氧條件下消（xiāo）失，氨氮的消失與硝氮的消耗同時發生並成正相關。不久，VandeGraaf等人進一步證實該過程是一個微生物反（fǎn）應（yīng），並（bìng）且實驗結果還表明，亞硝態氮是一個更為關鍵的電子受體（tǐ）。因（yīn）此，可以把（bǎ）ANAMMOX完整的定義為，在厭氧條件（jiàn）下，微生物直接以氨氮作為電子供體（tǐ），以（yǐ）亞硝態氮為電子受體（tǐ），轉化為（wéi）Nz的微（wēi）生物反應過程。

       ANAMMOX工藝主要采用流（liú）化床反應器，由於是在厭氧條件下直接利用氨氮作電子供（gòng）體，無需供氧（yǎng）、無需外加有機碳源維持反硝化、無需額外投加酸堿（jiǎn）中和試（shì）劑，故降（jiàng）低了能（néng）耗，節約了運行費用。同時還避免了因（yīn）投加中和（hé）試劑有可能造（zào）成的二次汙染問題。

       由於NH3-N和NO2-N同時存在於反（fǎn）應器中，因此（cǐ），ANAMMOX工藝與（yǔ）一個前置的硝化過程結合在一（yī）起是非常必要的，並且，硝化過程隻需（xū）將部分的（de）NH3-N氧（yǎng）化為NO2-N。據此，荷蘭Delft技（jì）術大學開發（fā）了SHARON-ANAMMOX聯合工藝，該聯合工（gōng）藝利用SHARON反應器的出（chū）水作為（wéi）ANAMMOX反應器（qì）的進水，具有（yǒu）耗（hào）氧量少、汙泥產量低、不需外加有機碳源等優（yōu）點，有很好的應用前景（jǐng），成為生物脫氮領域內的一（yī）個研究重（chóng）點。

       4、全（quán）程（chéng）自（zì）養脫氨氮（dàn）(CANON)

       與其它工藝相比，全程自養脫（tuō）氨氮係統的優點主要表現在：

       (1)不必外加有機碳源（yuán）。因（yīn）此，在處理低（dī）C/N比廢（fèi）水時能節省大量能（néng）源；

       (2)對亞硝氮的供應沒有（yǒu）要求，含有高氨氮的廢水可直接進入反應器；

       (3)盡管該係統（tǒng）要求限氧，但不嚴格要求厭氧，因此，在實際操作中，氧氣的控製比（bǐ）較容易。目前，全程自養脫氨氮係統的處理能力仍然很低，對其機理也不十分明確，但汙（wū）泥接種體比較容易大量生長，接種的硝（xiāo）化汙泥很容易在活性汙泥中產生，這表明該係統可應用於工程實（shí）踐。氧限製（zhì）自養（yǎng）硝化反硝化(OLAND)工藝是全程自養脫氮的典型（xíng）工藝。

       Kuai等人提出了OLAND工藝，該工藝的關鍵是在（zài）活性汙泥反應器中控（kòng）製溶解氧，使硝化過程僅進行（háng）到氨氮氧化為亞硝（xiāo）酸鹽階段，由於缺乏（fá）電子受體，由NH3-N氧化產生的NO2-N氧化未反應的NH3-N形成N2。該反應機（jī）理為由亞硝酸菌(Nitrosomonas)催化的NO2-的歧化反應。

       研究表明（míng），亞硝酸菌與硝酸細菌對氧的親和力不同，亞硝酸（suān）菌（jun1）氧（yǎng）飽（bǎo）和常數一（yī）般為0.2~0.4mg/L，硝酸菌的為1.2-1.5mg/L，在低DO條件（jiàn）下，亞硝酸細菌與（yǔ）硝（xiāo）酸細菌的增長速率均下降，然（rán）而硝酸細（xì）菌的下降比亞硝酸細菌要快，導致（zhì）亞硝酸細菌的增長速率超過硝（xiāo）酸細菌，使生物膜上（shàng）的細菌以亞硝酸細菌為主體，出現亞硝酸鹽氮積累。OLAND工藝就是利用這2類菌（jun1）動力學特（tè）性的差異，以淘汰硝酸菌，使亞硝酸大量積累。但迄今為止，還不（bú）清楚這些（xiē）微生物群體（tǐ）是否與（yǔ）正常的硝化菌有關聯。

OLAND工藝是在（zài）低DO濃度（dù）下實現維持亞硝酸積累，但（dàn）是（shì）活性汙（wū）泥易解體和發（fā）生絲狀膨脹。因此，低DO對活性汙（wū）泥的沉降性（xìng）、汙（wū）泥膨脹等的影響仍有待進一步的研究（jiū）。