傳統（tǒng）生物脫氮（dàn）方法在廢水（shuǐ）脫氮（dàn）方麵起到（dào）了（le）一（yī）定的作用，但（dàn）仍存在許多問題。如：氨氮完全硝化需消耗大量的（de）氧，増加了動（dòng）力消（xiāo）耗；對C/N比低的廢（fèi）水，需外加有機碳源；工藝流程長，占地麵積（jī）大，基（jī）建投資高等。

       近年來，生物脫氮領域（yù）開（kāi）發了（le）許多新工藝，主要有：同（tóng）步硝化反硝化（huà）；短程硝（xiāo）化反硝化；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年代以來, 研究（jiū）人員在（zài）一些（xiē）沒有明顯缺氧及厭（yàn）氧段的活性汙泥（ní）法（fǎ）工藝中, 曾多次觀察到氮的非同化損失（shī）現象, 即（jí）存（cún）在有氧情況下（xià）的反硝化（huà）反應、低氧情況下的硝化反應。在（zài）這些處理（lǐ）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（zuò）同（tóng）步硝化反硝化（huà）(SND）,亦有研究人員（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（xué）家在（zài）純種培養的（de）研究中發現，硝化細（xì）菌和反硝化細菌有非常複雜的生理多樣性（xìng），如（rú）：Roberton和Lloyd等證明許多反硝化細菌在（zài）好氧條（tiáo）件下能進行反硝化；Castingnetti證明許多（duō）異養菌能進行硝化。這些新（xīn）發現使得同時硝化反（fǎn）硝化成為可能（néng），並奠定了SND生物脫氮的理論基礎。硝化與反硝化的反應動（dòng）力學平衡控製是（shì）同（tóng）步硝化反硝化技術的關鍵。

       在該工藝中（zhōng），硝化與反硝化反應在同一（yī）個構築物中同時進行，與（yǔ）傳統的（de）工藝相比（bǐ）具有明顯的（de）優越性：（1）節省反應（yīng）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（huà）成NO3-再還原成NO2-這兩步多餘的反應，從而可縮短反應時間，還可節省DO和有機（jī）碳；（3）反硝（xiāo）化（huà）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，減少運行費用。MBBR工藝是同步硝化反硝化的典型（xíng）工藝。

       MBBR工（gōng）藝原理（lǐ）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率。由（yóu）於填料密度接近於水，所以在曝（pù）氣的時候，與水呈完全混合狀態（tài），微生（shēng）物生長的環境為氣、液、固三相。載體（tǐ）在水中的碰撞和剪（jiǎn）切作用，使空氣氣泡更加細小，增加了氧氣的利用率。另外，每個載體內外均具（jù）有不（bú）同的生物（wù）種類，內部生長一些厭（yàn）氧菌或兼氧菌，外部為好（hǎo）養菌，這樣每個載體都為（wéi）一個微（wēi）型反應器，使硝化反應和反（fǎn）硝化反應（yīng）同時存在，從而提高了處理（lǐ）效果。

       2、短程（chéng）硝化-反硝化（SHARON）

       1975年（nián），Voets等發現了硝化過（guò）程中亞硝（xiāo）酸鹽積累的（de）現象，並*次提出了短程硝（xiāo）化反硝化生物脫氮（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（xiāo）化反硝化相比，短程硝化反硝化具有（yǒu）可（kě）減少25%左右的需氧（yǎng）量，降低能耗；節省反硝化階段所需要的有（yǒu）機碳源，降低了運行費用；縮短HRT，減少反應器體積和占地麵積；降低（dī）了汙泥產（chǎn）量；硝化產生的酸度可部分地由反（fǎn）硝化產生的堿度中和。

       因（yīn）此，對（duì）許多低（dī）C/N比廢水（shuǐ），目前比較（jiào）有代表（biǎo）性的工藝有亞硝酸菌與固定化微生物單級生物（wù）脫氮工藝，單一反應器通過亞硝酸（suān）鹽去除氨氮(SHARON)工藝。

       SHARON工藝是由荷蘭Delft技術大學開發（fā）的一種新（xīn）型脫氮工藝，其基本原理是在同一個反應（yīng）器內，在有氧條件下，利用氨氧化菌（jun1）將氨氮（dàn）氧化成亞硝態（tài）氮，然後在缺氧條件下，以有機物為電子供（gòng）體，將亞硝態氮反硝化成N2。將氨氧化控製（zhì）在亞硝化階段是（shì）該（gāi）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，提（tí）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（xià）汙泥（ní）停（tíng）留時間(SRT)與水（shuǐ）力停留時間(HRT)的同一性，控製HRT大於亞硝酸細菌的世代（dài）時間，小於硝酸細菌的世代時間，實現硝酸細（xì）菌（jun1）的“淘洗”，使反應器內主要為亞硝酸細菌；

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

       1998年在荷蘭已（yǐ）有此（cǐ）類汙水處理廠投入運行（háng）。

       盡管SHARON工藝按有氧/缺氧的間歇運行方式取得了較好（hǎo）的效果，但不（bú）能保證（zhèng）出（chū）水氨氮的濃度很低。該工藝更適（shì）於對較高濃度的（de）含氨氮廢水的預（yù）處理或旁路處理。

       3、厭（yàn）氧氨氧化(ANAMMOX)工藝

       1994年，Kuenen等邸發現某些細（xì）菌在硝（xiāo）化反硝（xiāo）化反（fǎn）應中（zhōng）能利用硝酸鹽（yán）或亞硝（xiāo）酸（suān）鹽作電子受體將氨氮氧化成（chéng）N2和氣態氮（dàn）化物；1995年，Mulder等人在（zài）研究（jiū）脫氮流化床反應器時發現，氨氮可在厭氧條件下消失，氨（ān）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（jìn）一步證實該（gāi）過程是一個微生物反應，並且實驗結果（guǒ）還表明，亞硝態氮是一個更為關（guān）鍵的電子受體（tǐ）。因此，可以把（bǎ）ANAMMOX完整的定義為，在厭（yàn）氧條件下（xià），微生物直接以氨氮作為電子（zǐ）供體，以亞（yà）硝（xiāo）態氮為電子受體，轉化為Nz的微生物（wù）反應過程。

       ANAMMOX工藝主（zhǔ）要采用流化床反應器，由於是在厭氧條件下直接利用氨氮作電子供（gòng）體，無需供氧、無需外加有機碳源（yuán）維持（chí）反硝化、無需額外（wài）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（tóu）加中和試劑有可能造成的二次汙（wū）染問（wèn）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（jié）合在（zài）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（cǐ），荷蘭（lán）Delft技術大學（xué）開（kāi）發了SHARON-ANAMMOX聯合工藝（yì），該聯合工藝（yì）利用SHARON反應器的（de）出水作為ANAMMOX反（fǎn）應器的進（jìn）水，具有耗氧量少、汙泥產量低、不需外加有（yǒu）機（jī）碳源等優點，有很好的（de）應用前景，成為（wéi）生物脫氮領域（yù）內的一個研究（jiū）重點。

       4、全程（chéng）自養脫氨氮(CANON)

       與其它工藝相比，全程自養脫氨氮係統的優點主要表現在：

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

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

       (3)盡管該係統要求限氧（yǎng），但不嚴格要求厭氧，因此，在實際操作中，氧（yǎng）氣的控製比較容易。目前，全（quán）程自養脫氨（ān）氮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（bǐ）較容（róng）易大量生長，接種的硝化汙泥很（hěn）容易在活性汙泥中產（chǎn）生，這表明該係統可應用於（yú）工程實踐。氧限製自養硝化反硝（xiāo）化(OLAND)工藝是全程自養脫氮的典型工藝。

       Kuai等人提出了OLAND工藝，該工藝的關（guān）鍵是在活性汙泥反應器中控製溶解氧，使硝化過程僅進（jìn）行（háng）到氨氮（dàn）氧化為亞硝酸鹽階段（duàn），由（yóu）於缺乏電子受體，由NH3-N氧化產生的NO2-N氧化未反（fǎn）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（yà）硝酸菌與硝酸細菌對氧的親和力不同，亞硝酸菌氧飽和常數一般為0.2~0.4mg/L，硝酸菌的為1.2-1.5mg/L，在低DO條件（jiàn）下，亞硝酸細菌與硝酸細菌（jun1）的增長速率均（jun1）下降，然而（ér）硝酸細（xì）菌的下（xià）降（jiàng）比亞硝酸細菌要快，導致亞硝酸細菌的增長速率超過硝酸細菌，使（shǐ）生物膜上的（de）細菌（jun1）以亞硝酸細菌為主體，出現亞硝酸鹽氮積累。OLAND工藝（yì）就是利用這2類菌動力學特性的差（chà）異，以淘汰硝酸（suān）菌，使亞硝酸大量積累。但迄今為止，還不清楚這些微生物群體是否與正常（cháng）的硝化菌有關聯。

OLAND工（gōng）藝（yì）是在低（dī）DO濃度下實現維持亞（yà）硝酸積累，但（dàn）是活性汙泥易解體和發生（shēng）絲狀膨脹。因此，低DO對活性汙泥的沉降性、汙泥膨脹（zhàng）等的影響仍有待進一步的研究。