傳統(tǒng)的生物脫氮工藝基本原理是在二級生物處理過程中，先將有機氮轉(zhuǎn)化為氨氮，再通過硝化菌和反硝化菌的作用將氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝態(tài)氮和硝態(tài)氮，通過反硝化作用將硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化為氮氣完成脫氮。因為硝化與反硝化反應的進行存在相互制約的關系；在有機物大量存在的情況下，自養(yǎng)硝化菌對氧氣和營養(yǎng)物的競爭力不如好養(yǎng)異養(yǎng)菌，無法占據(jù)主導地位；反硝化需要有機物作為電子供體，但是硝化過程去除了大量的有機物，導致反硝化過程中碳源缺乏，所以為平衡兩單元的不同需求，發(fā)展出多種生物脫氮方法相結(jié)合的工藝。

傳統(tǒng)的生物脫氮工藝主要依靠調(diào)整工藝流程來緩解硝化菌反應環(huán)境和反硝化菌反應環(huán)境之間存在的矛盾。如果硝化反應階段在前，則需要外加電子供體例如甲醇等物質(zhì)，提高了運行費用;如果硝化反應階段在后，則需要將硝化廢水回流，容易產(chǎn)生污泥上浮并且需要提高回流比以獲得更高的去除率。這個矛盾在處理氨氮濃度較低的市政廢水中尚不明顯，但在處理垃圾滲濾液、畜牧廢水等高濃度氨氮廢水時，極大的限制了系統(tǒng)脫氮效率。

近年來通過理論研究和實踐創(chuàng)新，人們發(fā)現(xiàn)了一些與傳統(tǒng)生物脫氮理論相反的生物脫氮方法，如SND工藝、SHARON工藝、ANAMMOX工藝、SHARON-ANAMMOX組合工藝、OLAND工藝、CANON工藝。

1、同步硝化反硝化（SND）脫氮工藝

根據(jù)傳統(tǒng)生物脫氮理論，脫氮途徑一般包括硝化和反硝化兩個階段，硝化和反硝化兩個過程需要在兩個隔離的反應器中進行，或者在時間或空間上造成交替缺氧和好氧環(huán)境的同一個反應器中；實際上，較早的時期，在一些沒有明顯的缺氧及厭氧段的活性污泥工藝中，人們就層多次觀察到氮的非同化損失現(xiàn)象，在曝氣系統(tǒng)中也曾多次觀察到氮的消失。在這些處理系統(tǒng)中，硝化和反硝化反應往往發(fā)生在同樣的處理條件及同一處理空間內(nèi)，因此，這些現(xiàn)象被稱為同步硝化/反硝化（SND）。

對于各種處理工藝中出現(xiàn)的SND現(xiàn)象已有大量的報道，包括生物轉(zhuǎn)盤、連續(xù)流反應器以及序批示SBR反應器等等。與傳統(tǒng)硝化-反硝化處理工藝比較，SND能有效地保持反應器中pH穩(wěn)定，減少或取消堿度的投加；減少傳統(tǒng)反應器的容積，節(jié)省基建費用；對于僅由一個反應池組成的序批示反應器來講，SND能夠降低實現(xiàn)硝化-反硝化所需的時間；曝氣量的節(jié)省，能夠進一步降低能耗。

因此SND系統(tǒng)提供了今后降低投資并簡化生物除氮技術(shù)的可能性。