傳統生物脫（tuō）氮方法在廢水脫氮方麵起到了一定（dìng）的作用，但（dàn）仍存（cún）在許（xǔ）多（duō）問題（tí）。如：氨氮完全硝化需消耗（hào）大量的氧，増加了動力消耗；對C/N比低的廢水，需外加有機碳源；工藝（yì）流程長，占地麵積大，基建投資高等。

       近年（nián）來，生物脫氮領域開發了許多（duō）新工藝，主要有：同步硝化反硝化；短程硝化反硝化；厭氧氨氧（yǎng）化和全程自養脫（tuō）氮。

       1、同步硝化反硝化（SND）

       自20世紀80年（nián）代以來, 研究（jiū）人員在一些沒有明顯缺氧及厭氧段的活性汙泥法（fǎ）工藝中, 曾（céng）多（duō）次觀察到氮的（de）非同化損失現象（xiàng）, 即存在有氧（yǎng）情況（kuàng）下的反硝化反應（yīng）、低（dī）氧情況下的硝化（huà）反應。在這些處理（lǐ）係（xì）統中,硝化和反（fǎn）硝化往往發生在相（xiàng）同的條件下或同一處理空間內, 這（zhè）種現（xiàn）象被稱作同步硝化反（fǎn）硝化(SND）,亦有研究人員（yuán）將（jiāng）這種現象中的反硝化（huà）過程稱之為好氧反硝化。

       工藝微生物學家在純種培養的研究（jiū）中發（fā）現，硝（xiāo）化細菌和反硝化細菌有非常複雜的生理多樣性，如：Roberton和Lloyd等證明許多反硝化細（xì）菌在好氧條（tiáo）件下能進行反（fǎn）硝化；Castingnetti證明許多異養菌能進行硝化。這些（xiē）新發現使得同（tóng）時硝化反硝（xiāo）化成為可能，並奠定了SND生（shēng）物脫氮的理論基礎。硝化（huà）與反硝化的反應動（dòng）力學平衡控製是（shì）同（tóng）步硝化反硝化技術（shù）的關鍵。

       在該工藝（yì）中，硝化與反硝（xiāo）化反應在同一個構築（zhù）物中同時（shí）進行（háng），與傳統的（de）工藝相比（bǐ）具有明顯的優越性：（1）節（jiē）省反（fǎn）應器體積（jī）和構築（zhù）物占地麵積（jī），減少（shǎo）投資；（2）可在一定程度上避免NO2-氧化（huà）成（chéng）NO3-再還原成NO2-這兩步多餘的反（fǎn）應，從而可縮（suō）短反應時間，還可節省DO和有機碳；（3）反（fǎn）硝化反應產生的堿度可以彌補硝化反（fǎn）應堿度的消耗，簡化（huà）pH調節（jiē），減少運行費用（yòng）。MBBR工藝是同步硝化反硝化的典型工藝。

       MBBR工藝原理是通過向反（fǎn）應器中投加一定數量的懸浮載體，提高反應器中（zhōng）的生物量及生物種類，從而（ér）提高（gāo）反應器的處理效（xiào）率。由於填料密度（dù）接近於水，所以在曝氣的時候，與水呈完全混合狀態，微生物生長（zhǎng）的環境為氣、液、固三相。載體在水中的碰撞和剪切作用，使空氣氣泡更加細小，增加了氧氣的利用（yòng）率。另外，每個載體內外均具有不同的生物種類，內部生長一些厭氧菌或兼氧菌，外部（bù）為好養菌，這樣每個載體都為一個微型反（fǎn）應器（qì），使硝化反應和反（fǎn）硝化反應同時存在，從而提高了處理效果。

       2、短程（chéng）硝化-反（fǎn）硝化（SHARON）

       1975年，Voets等發現了硝化過程中亞（yà）硝酸鹽積累的現象，並*次提出（chū）了短程硝化反硝化生（shēng）物（wù）脫氮（dàn）的概念。1986年Sutherson等證實了其可行性，國內外研究表明，與傳統的硝化反硝化相比，短程硝化（huà）反（fǎn）硝化具有可減少25%左右的需氧量，降低能耗；節省反（fǎn）硝化階段所（suǒ）需要（yào）的有機碳源，降低了運行費用；縮短HRT，減少反應器體積和占地（dì）麵積；降低了汙泥產量；硝化產生的酸度（dù）可（kě）部分地由反硝化產生的堿度中和。

       因此，對許多低C/N比（bǐ）廢水，目前比較有代表（biǎo）性的工藝有亞硝酸菌與固定化微生物（wù）單級生物脫氮（dàn）工藝，單一（yī）反應器（qì）通（tōng）過亞硝酸鹽去除氨氮(SHARON)工藝。

       SHARON工藝是由荷（hé）蘭Delft技術大學開（kāi）發的一種（zhǒng）新型脫氮（dàn）工藝，其基本原理（lǐ）是在同一個反應器內，在有氧條件下，利用氨氧化菌將氨氮氧（yǎng）化成亞硝態氮，然後在缺氧條件下，以（yǐ）有機物為（wéi）電子供體，將亞（yà）硝態氮反硝化成N2。將氨氧（yǎng）化（huà）控製在亞硝化階段是該工藝的關鍵。

       SHARON工藝的成功在於：

       (1)利用了溫度這一（yī）重要因素，提高（gāo）了亞硝酸細菌（jun1）的（de）競爭能（néng）力；

       (2)利用完全混合反（fǎn）應（yīng）器在無汙泥回流條（tiáo）件下汙泥停（tíng）留時間(SRT)與水力停留時（shí）間（jiān）(HRT)的同一性，控（kòng）製HRT大於亞硝酸細菌的世（shì）代時間，小於硝酸細菌的世代時間，實現硝酸細菌的“淘（táo）洗”，使反應器內主要為亞硝酸細菌；

       (3)控製較高的（de）pH值，不僅（jǐn）抑製了硝酸細菌，也（yě）消除了（le）遊離亞硝酸(FNA)對亞硝酸細菌的抑製。

       1998年（nián）在荷蘭已有此類汙水處理廠投入運行。

       盡管SHARON工藝按有氧/缺（quē）氧的間歇運行方式取得了較好的效果，但不能保證出水氨氮的濃度很低。該工藝更適於對較高濃（nóng）度（dù）的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（mǒu）些細菌在硝（xiāo）化反硝化反應中能利用硝酸鹽或亞硝酸鹽作電子（zǐ）受體將氨氮氧化成N2和氣態氮化物（wù）；1995年（nián），Mulder等人在研究脫氮流化床反應（yīng）器時發現，氨（ān）氮可在厭氧（yǎng）條件下消失，氨氮的消失與硝氮的消耗同時發（fā）生並成正相關。不久，VandeGraaf等人進一步證實該過程是一（yī）個微生（shēng）物反應，並且實驗結果還（hái）表明，亞（yà）硝態（tài）氮是一（yī）個更（gèng）為關鍵的電子受體。因此，可以把ANAMMOX完（wán）整的定義為，在厭（yàn）氧條件下，微生（shēng）物直接以氨氮作為電子供體，以亞硝態氮為電子受體，轉化為Nz的（de）微生物反應過程。

       ANAMMOX工藝主要采用流化床反應器，由於是在厭氧條件下（xià）直接利用氨氮作電（diàn）子供體，無需供氧、無需外加有機碳源（yuán）維持反硝化、無需額（é）外投加酸堿中和試劑，故（gù）降低了能耗，節約了運行費用。同時還避免了因投加中和試劑有可能造成的二次汙染問題。

       由於NH3-N和NO2-N同時存在於反應器中，因此，ANAMMOX工（gōng）藝與一個（gè）前置的硝化過（guò）程結合在一起是非常必要的，並（bìng）且，硝化過程隻需（xū）將部分的NH3-N氧化為NO2-N。據此，荷蘭Delft技術大學開發了SHARON-ANAMMOX聯合工（gōng）藝，該聯合工藝（yì）利用SHARON反應器的出水作（zuò）為ANAMMOX反（fǎn）應（yīng）器的進水，具有耗（hào）氧量少、汙泥產量（liàng）低、不需外加有機碳源等優點，有很好（hǎo）的應用前景，成為生（shēng）物（wù）脫氮（dàn）領域內的一個研究重點。

       4、全程自養脫氨氮（dàn）(CANON)

       與其它工藝相比，全（quán）程自養脫氨（ān）氮係統的優點主要表現在：

       (1)不必外加有機碳源。因此，在處理低C/N比廢水時能節省大量能源；

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

       (3)盡管該係統要求限氧，但（dàn）不嚴格要求厭氧，因此，在實際操作（zuò）中，氧（yǎng）氣的控製比較容易。目前，全程自養脫氨（ān）氮係（xì）統的處理能力仍然很低，對其機理也（yě）不十分明確，但（dàn）汙泥接種體比較容易大量生長，接（jiē）種的硝化汙泥很容易在活性汙泥中產生，這表明該係統可（kě）應用於工程實踐。氧（yǎng）限製自養硝化反硝（xiāo）化(OLAND)工藝是全程自養脫氮的典型工藝（yì）。

       Kuai等（děng）人提出了OLAND工藝，該工藝的關鍵是在活性汙泥反（fǎn）應器中控製溶解氧，使硝化過程（chéng）僅進行到氨氮氧化為亞硝（xiāo）酸鹽階段，由於缺（quē）乏電子受體，由NH3-N氧化產生的NO2-N氧化未反應的NH3-N形成N2。該反應（yīng）機理為由（yóu）亞硝酸菌(Nitrosomonas)催（cuī）化的NO2-的歧化反應。

       研究表明，亞硝酸菌與硝酸（suān）細菌對氧的親和力不同，亞（yà）硝酸菌氧飽和常數一般為（wéi）0.2~0.4mg/L，硝酸菌的為1.2-1.5mg/L，在低DO條件下，亞硝酸細菌與硝酸細菌的增長速率均下降，然而硝酸細菌的下降比亞硝酸細菌要快（kuài），導致亞硝酸（suān）細菌的增（zēng）長速率超過（guò）硝酸細菌，使生物膜（mó）上的細（xì）菌以亞（yà）硝酸（suān）細菌為主體，出現亞硝酸鹽（yán）氮積累。OLAND工藝就是利用這2類菌動力學特性的（de）差（chà）異，以（yǐ）淘汰硝酸菌，使亞硝酸（suān）大量積累。但迄今（jīn）為止，還不清楚這些微生物群（qún）體是否與正常（cháng）的硝化菌有關聯。

OLAND工藝是在低DO濃度下實現維持亞硝酸積累，但是活性汙（wū）泥易解體（tǐ）和發生絲狀膨（péng）脹。因此，低DO對活性汙泥（ní）的沉降性、汙泥膨脹等的影響（xiǎng）仍有待進一步的研究。