傳統生（shēng）物脫氮方法在廢水脫氮方麵起到了一定（dìng）的（de）作用，但仍存在許多（duō）問題。如：氨氮完全硝化需消耗大量的氧，増加了動力消耗；對C/N比低的廢水，需外加有（yǒu）機碳（tàn）源；工藝流程（chéng）長，占地（dì）麵積大，基（jī）建（jiàn）投資高等。

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

       1、同步硝（xiāo）化反硝化（huà）（SND）

       自20世紀80年代以來, 研究人員在一些沒有明顯缺氧及厭氧段的活（huó）性汙泥法工藝中, 曾多次（cì）觀察到氮的非同化損失現（xiàn）象, 即（jí）存在有（yǒu）氧情況下（xià）的反硝化反（fǎn）應、低氧情況下的硝化反應。在這些（xiē）處（chù）理係統中,硝化和反硝化往往發生在相同的條件下或同（tóng）一處理空（kōng）間內, 這種現象被稱作同步硝化反硝化(SND）,亦（yì）有研究人員將這（zhè）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）家在純種培養的研究中發現，硝化細菌和反（fǎn）硝化（huà）細菌有（yǒu）非常複雜的生理（lǐ）多樣（yàng）性，如：Roberton和Lloyd等證明許多反硝化細菌在好氧條件下能進行反（fǎn）硝化；Castingnetti證明（míng）許多異養菌能（néng）進行硝化。這些新發現使得同時（shí）硝（xiāo）化反硝化成為可能，並奠定了SND生物脫氮的理論基礎。硝化與反硝（xiāo）化的反應動力學平衡控製是同步硝化反（fǎn）硝化技術的關鍵。

       在該工藝中（zhōng），硝化與反硝化反應在同一個構築物中同時進行，與傳統的工（gōng）藝相比具有明（míng）顯的優越性：（1）節省反應（yīng）器體積和構築物占地（dì）麵積，減少投資；（2）可在一定程度（dù）上（shàng）避免NO2-氧化成NO3-再還原成NO2-這（zhè）兩步（bù）多餘的反（fǎn）應，從而可縮短反應時間，還可節省（shěng）DO和有機碳（tàn）；（3）反硝化反應產（chǎn）生的堿度可以彌補硝化反應堿度的消耗，簡化pH調（diào）節（jiē），減少運行費用。MBBR工藝是同步硝化反硝化（huà）的典（diǎn）型工藝。

       MBBR工藝原理是通過向反應器中投加一定數量的懸浮載（zǎi）體，提高（gāo）反應器中的生物量及生物種類，從而提高反應（yīng）器的處理效率。由於（yú）填料密（mì）度接近於（yú）水，所以在（zài）曝氣的時候，與水呈完全混合狀態，微生物（wù）生長的環境為氣、液（yè）、固三相（xiàng）。載體在水（shuǐ）中的碰撞和剪切作（zuò）用，使空氣氣泡更加細小，增加了氧氣的利用率。另外，每個載體內外均具有不同的生物種類，內部生長一些厭氧菌或兼（jiān）氧菌（jun1），外部為好（hǎo）養菌，這樣每個載體都為一個微型反（fǎn）應器，使硝化反應和反（fǎn）硝化（huà）反應同（tóng）時存在，從而提高了處理效果。

       2、短程硝化-反硝化（SHARON）

       1975年（nián），Voets等發（fā）現了硝化過程中亞硝酸鹽積累的現象，並*次提出了短程硝化反硝化（huà）生物脫氮（dàn）的概念。1986年Sutherson等（děng）證（zhèng）實（shí）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（duǎn）程硝化反硝化具（jù）有（yǒu）可減少25%左右的需（xū）氧量，降低能耗；節省反硝化（huà）階段所需要（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麵積；降低了汙（wū）泥產量；硝化產生的酸度可部分（fèn）地由反（fǎn）硝化產生的堿度中和。

       因此，對（duì）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（jun1）與固定化微生物（wù）單級生物脫氮工（gōng）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）術大學開發的一種新型脫（tuō）氮工藝，其基本原理是在同一個反應器內，在有氧條件下（xià），利用氨氧化菌將氨氮氧（yǎng）化（huà）成亞（yà）硝態氮，然後在（zài）缺（quē）氧條件下，以有機物為電子供（gòng）體，將亞硝態氮反硝化成N2。將氨氧化控製在亞硝化階段（duàn）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，提高了亞硝酸細菌的競爭能力；

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

       (3)控製較高的pH值，不僅抑製了硝酸細菌，也（yě）消除了遊（yóu）離亞硝酸(FNA)對亞硝酸細（xì）菌的抑製（zhì）。

       1998年（nián）在荷蘭已有此類汙（wū）水處理廠投入運行。

       盡管SHARON工藝按有氧/缺氧的間歇（xiē）運行方式取得了較好的效果，但（dàn）不能保證出水氨氮的濃度很低。該工藝更適於對較高濃度（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（nián），Kuenen等邸發現某些細（xì）菌在硝化反硝化反應中能利用硝酸鹽或亞硝酸鹽作（zuò）電子受體將氨氮氧化成N2和氣態氮化物；1995年，Mulder等人在研究脫氮流化床反應器時（shí）發現，氨氮可在（zài）厭氧條件下消失，氨氮的消失與（yǔ）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（gāi）過程（chéng）是（shì）一個（gè）微生物反應（yīng），並且實驗結果還表明，亞硝態氮是一個（gè）更為關鍵的電子受體。因此（cǐ），可以把ANAMMOX完整（zhěng）的定義為，在厭氧條件下，微生物直接以氨氮作為（wéi）電子供（gòng）體，以亞硝態氮為電（diàn）子受體，轉化為Nz的微生物反應過程。

       ANAMMOX工藝主要采用流化床反應器，由於是在厭（yàn）氧條件下直接（jiē）利用氨氮作電子供體，無需供氧、無需外（wài）加有機碳源（yuán）維（wéi）持反硝（xiāo）化、無需額外投加酸堿中和試劑，故降低了能耗（hào），節約了運行費用。同時還避免了因投加中（zhōng）和試劑有可能造成的二次（cì）汙染問題。

       由於NH3-N和NO2-N同時存在於反（fǎn）應器中，因此，ANAMMOX工藝與一個（gè）前置的硝化過程結合在一起是非常必要（yào）的（de），並且（qiě），硝化過程隻需將部分的NH3-N氧化為NO2-N。據（jù）此，荷蘭Delft技術大學開發了SHARON-ANAMMOX聯（lián）合工藝，該聯合工藝（yì）利用SHARON反應器的出水作為ANAMMOX反應器的進水，具有耗氧量少、汙泥產（chǎn）量低、不需外加（jiā）有（yǒu）機碳源等優點，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（bǐ），全程（chéng）自養脫氨（ān）氮係統的優點主要表現（xiàn）在：

       (1)不（bú）必外加有機（jī）碳（tàn）源（yuán）。因此，在處理低C/N比廢水時能（néng）節（jiē）省大（dà）量能源；

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

       (3)盡管該係統要求（qiú）限氧，但不嚴（yán）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，全程自養脫氨氮係統的處理能力仍然很低，對其機理也不（bú）十分明確，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，這表明該係統可應用於（yú）工程實踐（jiàn）。氧限製自養硝化反硝化（huà）(OLAND)工藝是全程自養脫氮的典型工藝。

       Kuai等人提出了OLAND工藝（yì），該工藝的關鍵是（shì）在活性汙泥反應器中控製溶解（jiě）氧，使硝化過程僅進行到（dào）氨氮氧化為（wéi）亞硝酸鹽階段（duàn），由於（yú）缺乏電子受體，由NH3-N氧化產生的NO2-N氧化未反應的（de）NH3-N形成N2。該反應機理為由（yóu）亞硝酸菌(Nitrosomonas)催化的NO2-的歧化反應。

       研究表（biǎo）明，亞硝酸菌與硝酸細（xì）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的增長速率均下降，然而硝酸細菌的下降比亞硝酸細菌（jun1）要快，導致亞硝（xiāo）酸細菌的增長速率超過硝酸細菌，使生物膜上的（de）細菌以亞硝酸細菌為主體，出現亞硝酸鹽氮積（jī）累。OLAND工（gōng）藝就是利用這2類菌動力學特性的差異，以淘汰硝酸菌，使亞硝酸大量（liàng）積累。但迄今為止，還不清楚這些微生物群體是否與正常的硝化菌（jun1）有關聯（lián）。

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（sī）狀膨脹。因此，低DO對（duì）活性汙泥的沉（chén）降性、汙泥膨脹等的影響仍有待（dài）進一（yī）步的（de）研（yán）究。