傳統生物脫氮方（fāng）法在廢水脫氮方麵起到了一定的作用，但（dàn）仍（réng）存在許多問題。如：氨氮完全硝化需消耗大量（liàng）的氧（yǎng），増加了動力消耗；對C/N比低的廢水，需外（wài）加有機碳源；工藝流程長，占地麵積大，基建投資高等。

       近年來（lái），生物脫氮（dàn）領域開發了（le）許多新工藝，主要有：同（tóng）步硝化反硝（xiāo）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（xiāo）化反硝化（SND）

       自20世紀80年代以來, 研究人員在一些沒有明顯缺（quē）氧及（jí）厭氧段的活性（xìng）汙泥法工藝中, 曾多次觀察到氮的非（fēi）同化（huà）損失現象, 即存在有氧情況下的反硝（xiāo）化反應、低（dī）氧情況下的硝化反應。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同一處理空間內, 這種現象（xiàng）被稱作同步硝化（huà）反硝化(SND）,亦有研究（jiū）人員（yuán）將這種現象中的反硝化過程稱之為好氧反硝化。

       工藝微生物學家在純種培養的研（yán）究中發現，硝化細菌和反硝化細菌有非常複雜（zá）的生理多樣性，如：Roberton和Lloyd等證明許多反（fǎn）硝化細菌在好氧條（tiáo）件下能進行反硝化；Castingnetti證明許多異養菌能進行硝化。這些新發（fā）現（xiàn）使得同時硝化反硝化成為可能，並奠（diàn）定了SND生物脫氮的理（lǐ）論基礎。硝化與反硝化的反應動力學平（píng）衡控製是（shì）同步硝化反硝（xiāo）化技（jì）術的關鍵。

       在該工藝中，硝化與反硝化反應在同一個構築（zhù）物中同時進行，與傳統的工藝相比具有明顯（xiǎn）的優（yōu）越性：（1）節（jiē）省反應器體積和構築物占地麵（miàn）積，減少投資；（2）可在一定程度上（shàng）避免NO2-氧化（huà）成NO3-再還原成NO2-這兩步多餘的反應，從（cóng）而可縮短反應時間，還可節省DO和有機碳（tàn）；（3）反（fǎn）硝化反應產生的堿度可以彌補硝化反應堿度的消耗，簡化pH調節，減少運行（háng）費用。MBBR工藝是同步（bù）硝化反硝化的典（diǎn）型工藝。

       MBBR工藝原理是通（tōng）過向反應器中投加一定數量的懸浮載體（tǐ），提高反（fǎn）應（yīng）器中的生物量及生物種類，從而提高反應器的處理效率。由於填料密度接近於水，所以在曝氣的時候，與（yǔ）水呈完（wán）全混合狀態，微生物生長的環境為氣、液、固三相。載（zǎi）體在水中的碰撞和剪切作用，使空氣氣泡更加（jiā）細小，增加（jiā）了氧氣的利用率。另外，每個載體內外均具（jù）有不（bú）同的生（shēng）物種類，內（nèi）部生長一（yī）些厭氧菌或兼氧菌，外（wài）部為好（hǎo）養菌，這樣每個載體都（dōu）為一個微型反應器，使硝化反應和反硝化反應同時存在，從而提高了處理效果。

       2、短程硝化-反硝化（SHARON）

       1975年，Voets等（děng）發現了硝化過程中亞硝酸鹽積累（lèi）的現象（xiàng），並*次提出了短程硝化反硝化生物脫氮的概念。1986年Sutherson等（děng）證實了其可行性（xìng），國內（nèi）外研究表明，與（yǔ）傳（chuán）統的硝化反硝化相比，短程硝化反硝化具有可減少25%左右的（de）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（duǎn）HRT，減少反應器體積和占（zhàn）地麵積；降低了汙泥產（chǎn）量；硝化產生的酸度可部分地（dì）由反硝化產生的堿度中和。

       因此，對（duì）許（xǔ）多低C/N比廢水，目前比較有代表性的工藝有亞硝酸（suān）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去除氨氮(SHARON)工（gōng）藝。

       SHARON工藝是由荷蘭Delft技（jì）術大學（xué）開發的一種新型脫氮工藝，其（qí）基（jī）本原理是在同一個反應器內，在（zài）有氧（yǎng）條件下，利用氨氧化菌將氨氮氧化成亞硝態氮，然（rán）後在缺氧（yǎng）條件下，以有機物為電子供體，將亞硝態氮反硝化成N2。將氨氧化控製在亞硝化階（jiē）段是該工藝的關鍵。

       SHARON工藝的成功在（zài）於（yú）：

       (1)利用了（le）溫度這一重要因素，提（tí）高了亞硝酸細菌的競爭能力；

       (2)利用完全混合反應（yīng）器在（zài）無汙泥回流條件下汙泥停留時間（jiān）(SRT)與水力停留時間(HRT)的同一性，控製HRT大於（yú）亞硝酸細菌的（de）世代時間，小（xiǎo）於硝酸細菌的世代時間，實現硝（xiāo）酸細菌的“淘洗”，使反應器內主要為亞（yà）硝酸細菌；

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

       1998年在荷（hé）蘭已有此類（lèi）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，但不能保（bǎo）證出水氨氮（dàn）的濃度很低。該工藝更適於（yú）對較高濃度的含氨氮廢水的預處理或旁路處理。

       3、厭氧氨氧（yǎng）化(ANAMMOX)工藝

       1994年，Kuenen等邸發現某些細菌在硝化反硝化反應中能利用硝酸（suān）鹽或亞硝酸（suān）鹽作電子受體將氨氮氧化成N2和氣態氮（dàn）化物；1995年，Mulder等人在研究脫氮流（liú）化床反應器時發現，氨氮可在厭氧條（tiáo）件（jiàn）下消失，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（guò）程是一個微生物反應，並（bìng）且實驗結果還（hái）表明，亞硝態氮是一（yī）個更為關（guān）鍵（jiàn）的電子受體。因此，可以把ANAMMOX完整的（de）定義為，在厭（yàn）氧（yǎng）條件下，微生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的微生物反應過程。

       ANAMMOX工（gōng）藝主要采用流化床反應器，由於是在厭氧（yǎng）條件下直接利用氨氮作電子供體，無需供氧、無需外加有機碳源維持反硝化、無需額外投（tóu）加酸堿中和試劑，故降（jiàng）低（dī）了能耗，節約了（le）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（rǎn）問題。

       由於NH3-N和NO2-N同時（shí）存在於反應器中，因此，ANAMMOX工藝與一個前置的硝化（huà）過程結合在一起是非常（cháng）必要的，並且，硝化過程隻需將部分的NH3-N氧化為NO2-N。據此，荷蘭Delft技術大學開發了（le）SHARON-ANAMMOX聯（lián）合工藝，該聯（lián）合工藝利（lì）用SHARON反應器的出水作為ANAMMOX反應器的（de）進水，具有耗氧量少、汙泥產量低、不需外（wài）加有機碳源等優點，有很好（hǎo）的應（yīng）用前景，成為（wéi）生物脫氮領域內的（de）一個（gè）研究重點。

       4、全程自養脫氨氮(CANON)

       與其（qí）它（tā）工藝相比，全程自養脫氨氮係統的優點（diǎn）主要（yào）表現在：

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

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

       (3)盡管該係統要求限氧（yǎng），但（dàn）不（bú）嚴格要求厭氧，因此，在實際操作中，氧氣的控製比較容易。目前，全程自養脫氨氮係統的處理能力仍（réng）然很低，對（duì）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。氧限製自養硝化反硝化(OLAND)工藝是全程自養（yǎng）脫氮的典型工藝（yì）。

       Kuai等人（rén）提出了OLAND工藝，該工藝的關鍵是在活性（xìng）汙泥反應器中控（kòng）製溶解氧，使硝（xiāo）化過程僅（jǐn）進行（háng）到氨氮氧化為亞（yà）硝酸鹽階段，由於缺乏電（diàn）子（zǐ）受體，由（yóu）NH3-N氧化產生的NO2-N氧化未反應的NH3-N形成（chéng）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，亞硝酸菌與硝酸細菌對氧的親和力不同，亞硝酸菌氧飽（bǎo）和常數一般為（wéi）0.2~0.4mg/L，硝酸菌（jun1）的為1.2-1.5mg/L，在低DO條（tiáo）件（jiàn）下，亞硝酸（suān）細菌與硝酸細菌的增長速率均下降，然而（ér）硝酸細菌的下降（jiàng）比亞硝酸（suān）細菌要快，導致亞（yà）硝酸細菌的增長速率（lǜ）超（chāo）過硝酸（suān）細（xì）菌，使生物膜上的細菌以亞硝酸細菌為主體，出（chū）現亞硝酸鹽氮積累。OLAND工藝就是利用這（zhè）2類菌動力學特性的差異（yì），以淘汰硝酸（suān）菌，使亞硝酸大（dà）量積累。但迄今為止，還不清楚這些微生物群（qún）體是否與正常的硝化菌有關聯。

OLAND工藝是在低DO濃度下實現維持亞硝酸積累，但是活性汙泥易解體和發生絲狀膨脹。因（yīn）此，低DO對活性（xìng）汙泥的沉降性、汙泥膨脹等的影響仍有待進（jìn）一（yī）步的研究。