傳統生物脫氮方法在廢水脫氮（dàn）方麵起到了一定（dìng）的作用，但仍存在許多問題。如（rú）：氨氮完全硝化需消（xiāo）耗大（dà）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；工藝流程長，占地麵積大，基建投資高等。

       近年來，生物脫氮領域開發了許多新工藝（yì），主要有：同步硝化反（fǎn）硝化；短程硝化（huà）反硝化；厭氧氨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（míng）顯缺氧及厭氧段的（de）活性汙泥法工藝中, 曾多次觀察到氮的非同化損（sǔn）失現象, 即存在有氧情況下的反硝化反應、低氧情況（kuàng）下的硝化反應。在這些處理係統中（zhōng）,硝化和反硝化往往（wǎng）發生在相同的條件下或同一處理空間內, 這種現象被稱（chēng）作同步硝化（huà）反硝化(SND）,亦有研究人員將這種現象中（zhōng）的反硝化過程稱之為（wéi）好氧反硝化。

       工（gōng）藝微生物學家在純種培（péi）養的研究中發現，硝化細菌和反硝化（huà）細菌有非常複雜的生理（lǐ）多（duō）樣（yàng）性，如：Roberton和Lloyd等證明許多反硝（xiāo）化細菌在好氧條件下能進行反硝（xiāo）化；Castingnetti證明許多（duō）異養（yǎng）菌能進行硝化。這些新發（fā）現使得同時硝化（huà）反硝化成（chéng）為（wéi）可能，並奠定了SND生物脫氮的理論基礎。硝化與反硝化的反應動力學平衡控製是同步硝（xiāo）化反硝化技術的關鍵。

       在該工藝中，硝化（huà）與（yǔ）反硝化反應在（zài）同（tóng）一個構築物中同時（shí）進（jìn）行，與（yǔ）傳統（tǒng）的工藝相比具有明顯的優越性：（1）節省反應器體積和構築（zhù）物占地麵積，減少投資；（2）可在一定程度上避（bì）免NO2-氧化成NO3-再還原（yuán）成NO2-這兩步多（duō）餘的反應，從而（ér）可縮短反（fǎn）應時間，還可節省（shěng）DO和有機碳；（3）反硝（xiāo）化反（fǎn）應產生的堿度（dù）可以彌補硝化（huà）反應堿度的（de）消耗（hào），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（gōng）藝。

       MBBR工藝原理是通過向反應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（quán）混合狀態，微生物生長的環境為氣、液（yè）、固三相。載體在水（shuǐ）中的（de）碰撞和剪切作用，使空氣氣泡更加細（xì）小，增加了氧氣的利用率。另外，每個載體內外均（jun1）具有不同的（de）生物種類，內部（bù）生長一些厭氧菌或兼氧菌，外部為（wéi）好養菌，這樣每個載體（tǐ）都為一個微型反應器，使硝（xiāo）化反應（yīng）和反硝化（huà）反應同時存（cún）在，從而提高了處理效（xiào）果。

       2、短程硝（xiāo）化（huà）-反硝化（SHARON）

       1975年，Voets等（děng）發現了硝化過程（chéng）中亞硝酸（suān）鹽積累的現象，並*次提出了短程硝化（huà）反硝化（huà）生物脫氮的概念。1986年（nián）Sutherson等證實了其可行（háng）性，國內外研究表明，與傳統的（de）硝（xiāo）化反（fǎn）硝（xiāo）化相比（bǐ），短程硝化反（fǎn）硝化具有可減少25%左（zuǒ）右的需氧量，降（jiàng）低能耗；節省（shěng）反硝化階段所需要的有機碳源（yuán），降低了運行費用；縮短HRT，減少反應器（qì）體積和占地麵積；降低了汙泥產（chǎn）量；硝化產生的酸度可部分地由反硝化產生的堿度中和。

       因此，對許多低C/N比廢水，目前比較（jiào）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（qì）通（tōng）過亞（yà）硝酸鹽去除氨氮(SHARON)工藝。

       SHARON工藝是由荷蘭Delft技術大學開發的一種新型脫氮工（gōng）藝，其基（jī）本原理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化成亞硝態（tài）氮，然後在缺氧條件下，以有機物為電子（zǐ）供體，將亞硝態氮反硝化成N2。將氨氧化控製在亞硝化階段是該工（gōng）藝的關鍵（jiàn）。

       SHARON工藝的成（chéng）功在於：

       (1)利（lì）用了溫度這一重要因（yīn）素，提高了亞硝酸細菌的競爭能力；

       (2)利用完全（quán）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，控製HRT大於（yú）亞硝酸細（xì）菌的世代時間，小於硝酸（suān）細菌的世代時間，實現硝酸細菌的“淘洗（xǐ）”，使反應器內主要（yào）為亞硝酸細菌；

       (3)控製較高的pH值，不僅抑製了硝酸（suān）細菌（jun1），也消除了遊離亞硝酸(FNA)對亞硝酸細菌的抑製。

       1998年在荷蘭已有（yǒu）此類汙水（shuǐ）處理廠投入運行。

       盡管SHARON工藝按有氧/缺氧的間歇運行方（fāng）式取得了較好（hǎo）的效果，但不能保證出水氨（ān）氮的濃度很低。該工藝更適於對較高濃度的含（hán）氨（ān）氮廢水的預處理或旁（páng）路（lù）處理。

       3、厭氧氨氧化(ANAMMOX)工藝

       1994年，Kuenen等邸（dǐ）發現某（mǒu）些細菌在硝化反硝化反應中能利用硝酸鹽或亞（yà）硝酸鹽作電子受體將（jiāng）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失，氨氮（dàn）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（shì）一（yī）個微生物反（fǎn）應，並且實驗結果還（hái）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（tiáo）件下，微生物直接以氨氮作為電子供體，以亞硝態（tài）氮為電子受體，轉化為Nz的微生物反應過（guò）程。

       ANAMMOX工藝主（zhǔ）要采用流（liú）化床（chuáng）反應器，由於是在（zài）厭氧條件下直（zhí）接利用氨氮作電子供體，無需供氧、無需外加有機碳源（yuán）維持反硝化、無需額外投加（jiā）酸堿中和試劑，故降低了能耗，節約了運行費用。同時還避免了因投加中和試劑有可（kě）能造成（chéng）的二次汙染問題。

       由（yóu）於NH3-N和NO2-N同時（shí）存在於反應器中，因此，ANAMMOX工藝與（yǔ）一個（gè）前置的硝化過程結（jié）合在一起是非常必要（yào）的，並且，硝化過程隻需（xū）將部分的NH3-N氧化為（wéi）NO2-N。據此，荷蘭Delft技術（shù）大學開發了SHARON-ANAMMOX聯合工藝，該聯合工藝利用SHARON反（fǎn）應器的出水作為ANAMMOX反應器的進水，具有耗氧量（liàng）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，成為生物脫氮領域（yù）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的（de）優點主要表現（xiàn）在：

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

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

       (3)盡管該係統要求（qiú）限氧，但不嚴格要求厭氧，因此，在實際操作中，氧氣（qì）的控製（zhì）比較容易。目前，全程（chéng）自養脫氨氮係統的處理能力仍然很低，對其機理也不十分（fèn）明確，但汙泥接種體比較容易大量生長（zhǎng），接種的硝化汙泥很容易在活性汙泥中產生，這表（biǎo）明該係統可應用於工程實踐。氧限製自（zì）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（chū）了（le）OLAND工藝，該工藝的關鍵是在活性汙泥（ní）反應器中控製溶解氧（yǎng），使硝化（huà）過程僅進行到氨氮（dàn）氧化為亞硝酸（suān）鹽階段（duàn），由於缺乏電子受體（tǐ），由NH3-N氧化產生的NO2-N氧化未反應的NH3-N形（xíng）成N2。該反應機理為由亞硝酸菌(Nitrosomonas)催化的NO2-的歧化（huà）反應。

       研究（jiū）表明，亞硝（xiāo）酸菌與硝酸細菌對氧的親和力不同，亞硝（xiāo）酸菌氧（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（tiáo）件下（xià），亞硝酸細（xì）菌與硝酸細菌的增長速率均下降，然而硝酸細菌的下（xià）降比亞硝酸細菌要（yào）快，導致亞（yà）硝酸細菌的增（zēng）長速率（lǜ）超過硝（xiāo）酸細菌，使生物膜上的細菌以亞硝酸細菌為主體，出現亞（yà）硝酸鹽氮（dàn）積累（lèi）。OLAND工藝就（jiù）是利用（yòng）這2類菌動力學特性的（de）差異，以淘汰硝酸菌，使亞硝酸大量積累。但迄今（jīn）為止，還不清楚這（zhè）些（xiē）微生物群體是否與正常的硝化菌（jun1）有關聯。

OLAND工藝是在（zài）低DO濃度下（xià）實現維（wéi）持亞硝酸積累，但是活性汙泥易解體和發生絲（sī）狀膨脹。因此，低DO對（duì）活性汙泥（ní）的沉降性、汙泥（ní）膨脹等的影響仍有待進一步的研究。