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1.3.2短程硝化——反硝化
短程硝化——反硝化直接以以亚硝酸盐作为电子受体进行反硝化，不许需要经过硝酸盐阶段，与完全硝化——反硝化过程相比，省略了从亚硝酸盐转化到硝酸盐，再从硝酸盐转化到亚硝酸盐的过程。减少了反应的时间，也可减少反应器的容积，减少投碱量，提高反应时间。
1.3.3同步硝化反硝化
同步硝化反硝化工艺是指硝化和反硝化反应在同一个反应器中完成，充分利用了反应器供氧不均匀的客观现象，控制生物硝化与反硝化的反应动力学平衡。研究发现，同步硝化反硝化生物脱氮技术中，生物膜、活性污泥絮体的结构及溶解氧浓度时能否进行同步硝化反硝化的关键控制因素。这种工艺的优点有：（1）反硝化反应产生的碱度能够弥补硝化反应碱度的消耗，减少反应进程中的碱度投加，降低运行的费用；（2）节省了反应器的体积或构筑物的占地面积，减少投资；（3）能在一定程度上避免NO2ˉ-N氧化成NO3ˉ-N再被还原成N2这两步多余的反应，从而缩短了反应时间，并且可以节省DO和有机碳[28]。
1.4异养硝化脱氮技术
1.4.1异养硝化的发现
异养硝化是指异养微生物在好氧条件下将还原态氮（氨[29]/铵氮，包括有机态氮）氧化到羟胺，亚硝酸盐氮，硝酸盐氮的过程。早在19世纪末20世纪初，就在土壤的硝化过程中发现异养硝化现象。然而，一直以来，有关异养硝化的报道很少，因为在野外的环境中，异养硝化的过程难以监测和确定，在实验室里，自养硝化菌表现出极好的硝化能力，因此，人们认为，自养硝化菌几乎完成了自然界所有的硝化过程，而异养硝化细菌只具有学术研究价值[30]。
随后，大量的实验证明酸性土壤（特别是酸性森林土壤）中承担主要硝化作用的是异养微生物，因为虽然单位生物量的异养菌氧化NH3的速率比自养菌的慢2～3个数量级，但是异养菌的生长速率快，对环境适应能力强，因此，总体氧化NH3的速率不比自养菌慢。许多异养硝化菌同时具有好氧反硝化能力，也让异养硝化菌的能力被低估[31]。
Killham总结了20世纪80年代中期以前有关异养硝化的研究进展，明确的指出：虽然在自然界的生物硝化过程中自养硝化作用占据了主导地位，但是在某些环境中，真菌、放线菌、异养硝化菌等异养菌，能够将有机氮氧化成硝酸盐，而这一过程是由异养硝化控制的。
目前报道的异养硝化[32 ]微生物主要包括了细菌、放线菌、真菌等。真菌被认为是数量最大效率最高的异养硝化微生物，在实验室里，细菌也表现出了良好的异养硝化能力[33]。
1.4.2异养硝化研究的现状
传统理论认为硝化和反硝化过程完全是对立的两个过程，但是近年来发现发现有些特殊的细菌能够在有氧的条件下同时进行异养硝化和好氧反硝化，从理论上进一步增加了污水在一个单元内同步进行硝化和反硝化的可能性。目前已知的同时具有异养硝化与好氧反硝化特征的细菌除了Thiosphaera pantotropha、 Alicaligenes faecalis、Pseudomonas spp、Thauera mechernichensis等[30]。
异养菌的生长速率快，对环境的适应能力强，异养硝化过程可以在较低的温度、pH值和溶氧浓度(0.5至2.8 mg/L)下发生，并且可以适应更宽的水质条件(C/N在2.0以上都可以发生)。已分离出的异养硝化菌种类繁多，可利用的基质范围广泛，如铵、胺、酰胺、芳香硝基化合物等。有些异养硝化菌同时具有好氧反硝化特性，使同步硝化反硝化成为可能。然而，异养硝化菌的脱氮机理尚不十分明确，在实际工程中应用较少，但是异养硝化作用的重要性日益受到了关注[34]。