傳統生物脫氮方法在廢水脫氮方麵起到了一定的（de）作用，但仍存在許多問題。如：氨氮完全硝化需（xū）消耗（hào）大量的氧，増加了動力消（xiāo）耗；對C/N比（bǐ）低的廢水，需外（wài）加有機碳源；工藝流程長，占（zhàn）地麵積大，基建投（tóu）資高等。

       近年來，生物脫（tuō）氮領域開（kāi）發了許多新工藝，主要有：同步硝化反硝化；短程硝化反硝化；厭氧氨（ān）氧化和全程（chéng）自養脫氮。

       1、同步硝化反硝化（huà）（SND）

       自20世紀80年代以來, 研究人員（yuán）在一些沒（méi）有明顯缺（quē）氧及厭氧段的活性（xìng）汙泥法工藝中, 曾多次觀察到氮（dàn）的非同化（huà）損失現象, 即存在有氧情（qíng）況下的反硝化反應、低氧情況（kuàng）下的硝化反應。在這些（xiē）處（chù）理係（xì）統中,硝化和反硝化往往發生在相同的條件下或同一處理空間內, 這種現象被稱作同步硝化反硝化(SND）,亦有研究人員（yuán）將這（zhè）種現象中的反硝化過程稱之（zhī）為好（hǎo）氧反硝（xiāo）化。

       工藝微生物學家（jiā）在純種培養的研（yán）究（jiū）中發現，硝化細菌和（hé）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（huà）細菌在好（hǎo）氧條件下能進行反硝（xiāo）化；Castingnetti證明許多異養菌能進行（háng）硝化。這些新發現使得同時（shí）硝化反硝化成為可（kě）能，並奠定（dìng）了SND生（shēng）物脫氮的理論基礎（chǔ）。硝化與反硝化（huà）的反應動力學平衡控製是同步硝化反硝（xiāo）化技術（shù）的關鍵。

       在該工藝中，硝化與反硝化反應在同一個構築（zhù）物中同時（shí）進行，與傳統的工藝相比具有（yǒu）明顯的優越性：（1）節省（shěng）反應器體積和構築物占地麵積，減少投資；（2）可在一定程度上避免NO2-氧化成NO3-再還原成NO2-這兩步多（duō）餘的反應，從而可縮短（duǎn）反應時間，還可節省DO和有機碳；（3）反硝化反應（yīng）產生的堿度可以彌補硝化反應堿度（dù）的消耗，簡化pH調節，減少運行費用。MBBR工藝是同步硝化反硝化的典型工藝（yì）。

       MBBR工藝原（yuán）理是通過向反應器中投加一定數量的懸浮載體，提高反應（yīng）器中的生物量及生物種類，從而提高（gāo）反（fǎn）應器的處理效率。由於填料密度接近於水，所以在曝氣的（de）時候，與（yǔ）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，增加了氧氣的利用率。另外（wài），每個載體內外均具有不同的生物種類，內部（bù）生（shēng）長一些厭氧（yǎng）菌或兼氧菌，外部為好養菌（jun1），這樣每個載體（tǐ）都為（wéi）一個微型反應器（qì），使硝化反應和（hé）反硝化（huà）反（fǎn）應同（tóng）時存在，從而提（tí）高了處理效果。

       2、短程硝（xiāo）化-反硝化（huà）（SHARON）

       1975年，Voets等發現（xiàn）了硝化過程中（zhōng）亞硝酸鹽積累的現象，並*次（cì）提出了短（duǎn）程硝化反硝化生物脫氮的概念。1986年Sutherson等證實了其可行性，國內外（wài）研究（jiū）表明，與傳統的硝化反硝化（huà）相比（bǐ），短程硝化反硝化具有可減少25%左右的（de）需氧量，降低能耗；節省反硝化階段所需要的有機碳源，降低了運行費（fèi）用；縮（suō）短HRT，減少反應器體積（jī）和占地麵積；降低了汙泥產量；硝化產生的酸度可部分地由反硝化產生的堿度中和（hé）。

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

       SHARON工藝是由荷蘭Delft技術（shù）大學開發的一種新型脫氮工藝，其基本原理是在同一個反應器內，在有氧條件下，利用氨氧化菌（jun1）將氨氮氧化成亞硝（xiāo）態氮，然後在缺（quē）氧條件下，以有（yǒu）機物為電子供體，將亞硝態氮反硝化成N2。將氨氧化（huà）控製在（zài）亞硝化階段是該工藝的關鍵。

       SHARON工藝的成功在於：

       (1)利用了溫度這一重要因素（sù），提高了亞硝酸細菌的（de）競爭能力；

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

       (3)控製較高的pH值（zhí），不（bú）僅抑製了硝酸細菌（jun1），也消除了（le）遊離亞硝（xiāo）酸(FNA)對亞硝酸細菌的抑製。

       1998年在荷蘭已有此類汙水處（chù）理廠投入運（yùn）行。

       盡管SHARON工藝按有氧（yǎng）/缺氧的間歇運行方（fāng）式取得了較好的效果，但不（bú）能保證出水（shuǐ）氨氮（dàn）的濃（nóng）度很低（dī）。該工藝更適於（yú）對較高濃度的（de）含氨氮廢（fèi）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（fā）現某些（xiē）細菌在硝化反硝化（huà）反應中能利用（yòng）硝酸鹽或亞硝酸鹽作電子受體將氨氮氧化成N2和氣態氮化物；1995年（nián），Mulder等（děng）人在研究脫氮流化床反應器時發現，氨氮可在厭氧條件（jiàn）下消失，氨氮的（de）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應，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。因此，可以把ANAMMOX完整的定義為，在厭氧條件下，微生物直接以（yǐ）氨氮作為（wéi）電子供（gòng）體，以亞硝態氮（dàn）為（wéi）電子受體，轉化為Nz的微生物反應過程。

       ANAMMOX工藝主要采用（yòng）流化床反應器，由於是在厭氧條件下直接利用氨氮作電子供體，無需（xū）供氧、無需外加有機碳源維持反硝化、無需額外投加酸堿中和試劑，故降低了能（néng）耗，節約了運行費用。同時還避免了因投加中和試劑（jì）有（yǒu）可能造成的二次汙（wū）染問題。

       由於NH3-N和NO2-N同時存在於反應器中，因此，ANAMMOX工（gōng）藝與一個前（qián）置的硝化過程（chéng）結合在一起是非常必要的，並且，硝化過程隻（zhī）需將部分的NH3-N氧化為NO2-N。據此，荷蘭Delft技術大學開發了SHARON-ANAMMOX聯（lián）合工藝，該聯合工藝利用SHARON反應器的出水作（zuò）為ANAMMOX反應器的進水，具有耗氧量少、汙泥產量低、不（bú）需外加有機碳源等優點，有很好（hǎo）的應用前景，成（chéng）為生物脫氮領（lǐng）域內的一個研究重點。

       4、全程自養脫氨氮(CANON)

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

       (1)不（bú）必外加有機（jī）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（zhí）接進入反應器；

       (3)盡管該係統（tǒng）要求限氧，但不嚴格要（yào）求（qiú）厭氧，因此，在實際操作中，氧氣的控製比較容易。目前，全（quán）程自養（yǎng）脫氨氮（dàn）係統的處理能力仍然很低，對其機理也不十分明確，但汙泥接種體比較容易大量生長，接種的（de）硝化汙泥很容易在活性汙泥中（zhōng）產（chǎn）生，這表（biǎo）明該係統可應用於工程實踐。氧限製自養硝化反硝化(OLAND)工藝是全程自養脫氮的典型工藝。

       Kuai等人提出了（le）OLAND工藝，該工藝（yì）的關鍵是在活（huó）性汙泥反應器中（zhōng）控製溶解氧，使硝化（huà）過程僅（jǐn）進行到氨（ān）氮氧化為亞硝酸鹽階段，由於缺乏電子受體，由NH3-N氧化產生的NO2-N氧化未反應的NH3-N形成N2。該反應機理為由亞硝酸菌(Nitrosomonas)催化的NO2-的歧化反應。

       研究表明，亞硝酸菌與（yǔ）硝酸細菌對氧的親和力不同，亞硝酸菌氧飽和常（cháng）數一（yī）般（bān）為0.2~0.4mg/L，硝酸菌的（de）為（wéi）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（lǜ）均下降，然而（ér）硝酸細菌的（de）下降比亞硝酸細菌要（yào）快，導致亞硝酸細菌的增長速（sù）率超過硝酸（suān）細菌（jun1），使生物膜上的細菌以亞硝酸細菌為（wéi）主體，出現亞硝酸鹽（yán）氮積累（lèi）。OLAND工藝（yì）就是利用這2類菌動力學特性的差異，以淘（táo）汰（tài）硝酸菌，使亞（yà）硝酸大量積累。但迄今為止，還（hái）不清（qīng）楚這些微生物群體是否（fǒu）與正常的硝化菌有關聯。

OLAND工藝是在低DO濃度下實現（xiàn）維持亞（yà）硝酸積累，但是活性汙泥易解體和發生（shēng）絲狀（zhuàng）膨脹（zhàng）。因此，低DO對活性汙泥的沉降性、汙泥膨脹等的影響仍有待進一步的研究。