1990年，荷蘭Delft技術大學Kluyver生物技術實驗室開發出厭氧氨氧化工藝，即在厭氧條件下，微生物直接以NH4+做電子供體，以NO2-為電子受體,將NH4+或NO2-轉變成N2的生物氧化過程。由于厭氧氨氧化過程是自養的，因此不需要另加COD來支持反硝化作用，與常規脫氮工藝相比可節約100%的碳源。而且，如果把厭氧氨氧化過程與一個前置的硝化過程結合在一起，那么硝化過程只需要將部分NH4+氧化為NO2--N，這樣的短程硝化可比全程硝化節省62.5%的供氧量和50%的耗堿量。Sharon-Anammox(亞硝化—厭氧氨氧化)工藝被用于處理厭氧硝化污泥分離液并首次應用于荷蘭鹿特丹的Dokhaven污水處理廠，其工藝流程如圖2所示。由于剩余污泥濃縮后再進行厭氧消化，污泥分離液中的氨濃度很高(約1200～2000mg/L)，因此，該污水處理廠采用了Sharon-Anammox工藝，并取得了良好的氨氮去除效果。
2 生物除磷新工藝
污水生物除磷是通過厭氧段和好氧段的交替操作，利用活性污泥的超量吸磷特性，使細胞含磷量相當高的細菌群體能夠在處理系統的基質競爭中取得優勢，剩余污泥的含磷量為3%～7%。
近年來，研究者發現了一種“兼性厭氧反硝化除磷細菌”(DPB)，它可以在缺氧條件下利用NO3-作為電子受體氧化細胞內貯存的PHA，并從環境中攝磷，實現同時反硝化和過度攝磷。兼性反硝化菌生物攝/放磷作用的確認，不僅拓寬了除磷的途徑，而且更重要的是這種細菌的攝/放磷作用將反硝化脫氮與生物除磷有機地合二為一。該工藝具有處理過程中COD和O2消耗量較少、剩余污泥量小等特點，并且利用DPB實現生物除磷，能使碳源得到有效利用，使該工藝在COD/(N+P)值相對較低的情況下仍能保持良好的運行狀態，并使除磷的化學藥劑量大大減少，同時除磷器內可獲得富含磷的污泥，使磷的循環利用成為可能。
目前，在不同環境條件下DPB的誘導增殖與代謝途徑變化規律以及系統中DPB菌群演化數量的判定和調控方式等都是亟待研究的課題。
反硝化除磷菌應用的代表性工藝是荷蘭DelfT大學開發的BCFS(Biologisch-Chemische-Fosfaat-Stikstof
Vervijdering，反硝化及生物—化學沉淀除磷組合工藝)工藝(見圖3)。據報道，該工藝中50%的磷均由DPB去除。該工藝由5個功能相對專一的反應器組成，通過控制反應器之間的3個循環來優化各反應器內細菌的生存環境。其充分利用了DPB的缺氧反硝化除磷作用，實現了磷的完全去除和氮的最佳去除；充分利用了磷細菌對磷酸鹽的親和性，將生物攝磷與富磷上清液(來自厭氧釋放)離線化學沉淀有機結合，使系統在穩定的SVI(SVI<120mL/g)下能獲得良好的出水水質(總磷<0.2mg/L,總氮<5mg/L)。
3 生物脫氮除磷技術的發展趨勢
污水排放標準的不斷嚴格是目前世界各國的普遍發展趨勢，以控制水體富營養化為目的的氮、磷脫除技術開發已成為世界各國主要的奮斗目標。我國對生物脫氮除磷技術的研究起步較晚，投入的資金也十分有限，研究水平仍處于發展階段。目前在生物脫氮除磷技術基礎理論沒有重大革新之前，充分利用現有的工藝組合，開發技術成熟、經濟高效且符合國情的工藝應是今后我國脫氮除磷工藝發展的主要方向，主要體現在：
(1)開展對生物脫氮除磷更深入的基礎研究和應用開發，優化生物脫氮除磷組合工藝，開發高效、經濟的小型化、商品化脫氮除磷組合工藝。
(2)發展可持續污水處理工藝，朝著節約碳源、降低CO2釋放、減少剩余污泥排放以及實現氮磷回收和處理水回用等方向發展。
(3)大力開發適合現有污水處理廠改造的高效脫氮除磷技術。