近年來，生物脫氮領(lǐng)域開發(fā)了許多新工藝，主要有：同步硝化反硝化；短程硝化反硝化；厭氧氨氧化和全程自養(yǎng)脫氮。

1、同步硝化反硝化（SND）

自20世紀(jì)80年代以來, 研究人員在一些沒有明顯缺氧及厭氧段的活性污泥法工藝中, 曾多次觀察到氮的非同化損失現(xiàn)象, 即存在有氧情況下的反硝化反應(yīng)、低氧情況下的硝化反應(yīng)。在這些處理系統(tǒng)中,硝化和反硝化往往發(fā)生在相同的條件下或同一處理空間內(nèi), 這種現(xiàn)象被稱作同步硝化反硝化(SND）,亦有研究人員將這種現(xiàn)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(yǎng)的研究中發(fā)現(xiàn)，硝化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌有非常復(fù)雜的生理多樣性，如：Roberton和Lloyd等證明許多反硝化細(xì)菌在好氧條件下能進(jìn)行反硝化；Castingnetti證明許多異養(yǎng)菌能進(jìn)行硝化。這些新發(fā)現(xiàn)使得同時(shí)硝化反硝化成為可能，并奠定了SND生物脫氮的理論基礎(chǔ)。硝化與反硝化的反應(yīng)動力學(xué)平衡控制是同步硝化反硝化技術(shù)的關(guān)鍵。

在該工藝中，硝化與反硝化反應(yīng)在同一個(gè)構(gòu)筑物中同時(shí)進(jìn)行，與傳統(tǒng)的工藝相比具有明顯的優(yōu)越性：（1）節(jié)省反應(yīng)器體積和構(gòu)筑物占地面積，減少投資；（2）可在一定程度上避免NO2-氧化成NO3-再還原成NO2-這兩步多余的反應(yīng)，從而可縮短反應(yīng)時(shí)間，還可節(jié)省DO和有機(jī)碳；（3）反硝化反應(yīng)產(chǎn)生的堿度可以彌補(bǔ)硝化反應(yīng)堿度的消耗，簡化pH調(diào)節(jié)，減少運(yùn)行費(fèi)用。MBBR工藝是同步硝化反硝化的典型工藝。

MBBR工藝原理是通過向反應(yīng)器中投加一定數(shù)量的懸浮載體，提高反應(yīng)器中的生物量及生物種類，從而提高反應(yīng)器的處理效率。由于填料密度接近于水，所以在曝氣的時(shí)候，與水呈完全混合狀態(tài)，微生物生長的環(huán)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(xì)小，增加了氧氣的利用率。另外，每個(gè)載體內(nèi)外均具有不同的生物種類，內(nèi)部生長一些厭氧菌或兼氧菌，外部為好養(yǎng)菌，這樣每個(gè)載體都為一個(gè)微型反應(yīng)器，使硝化反應(yīng)和反硝化反應(yīng)同時(shí)存在，從而提高了處理效果。

2、短程硝化-反硝化（SHARON）

1975年，Voets等發(fā)現(xiàn)了硝化過程中亞硝酸鹽積累的現(xiàn)象，并首次提出了短程硝化反硝化生物脫氮的概念。1986年Sutherson等證實(shí)了其可行性，國內(nèi)外研究表明，與傳統(tǒng)的硝化反硝化相比，短程硝化反硝化具有可減少25%左右的需氧量，降低能耗；節(jié)省反硝化階段所需要的有機(jī)碳源，降低了運(yùn)行費(fèi)用；縮短HRT，減少反應(yīng)器體積和占地面積；降低了污泥產(chǎn)量；硝化產(chǎn)生的酸度可部分地由反硝化產(chǎn)生的堿度中和。

因此，對許多低C/N比廢水，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(yīng)器通過亞硝酸鹽去除氨氮(SHARON)工藝。

SHARON工藝是由荷蘭Delft技術(shù)大學(xué)開發(fā)的一種新型脫氮工藝，其基本原理是在同一個(gè)反應(yīng)器內(nèi)，在有氧條件下，利用氨氧化菌將氨氮氧化成亞硝態(tài)氮，然后在缺氧條件下，以有機(jī)物為電子供體，將亞硝態(tài)氮反硝化成N2。將氨氧化控制在亞硝化階段是該工藝的關(guān)鍵。

SHARON工藝的成功在于：

(1)利用了溫度這一重要因素，提高了亞硝酸細(xì)菌的競爭能力；

(2)利用完全混合反應(yīng)器在無污泥回流條件下污泥停留時(shí)間(SRT)與水力停留時(shí)間(HRT)的同一性，控制HRT大于亞硝酸細(xì)菌的世代時(shí)間，小于硝酸細(xì)菌的世代時(shí)間，實(shí)現(xiàn)硝酸細(xì)菌的“淘洗”，使反應(yīng)器內(nèi)主要為亞硝酸細(xì)菌；

(3)控制較高的pH值，不僅抑制了硝酸細(xì)菌，也消除了游離亞硝酸(FNA)對亞硝酸細(xì)菌的抑制。

1998年在荷蘭已有此類污水處理廠投入運(yùn)行。

盡管SHARON工藝按有氧/缺氧的間歇運(yùn)行方式取得了較好的效果，但不能確保出水氨氮的濃度很低。該工藝更適于對較高濃度的含氨氮廢水的預(yù)處理或旁路處理。