對氨氮污水處理方面開展了較多的研究。其研究范圍涉及生物法、物化法的各種處理工藝,目前氨氮處理 實用性較好國內運用最多的技術為：生物脫氮法、氨吹脫汽提法、折點氯化法、化學沉淀法、離子交換 法、液膜法、土壤灌溉法等。
1.生物法機理——生物硝化和反硝化機理
在污水的生物脫氮處理過程中，首先在好氧條件下,通過好氧硝化菌的作用,將污水中的氨氮氧化為 亞硝酸鹽或硝酸鹽；然后在缺氧條件下,利用反硝化菌(脫氮菌)將亞硝酸鹽和硝酸鹽還原為氮氣而從污水 中逸出。因而,污水的生物脫氮包括硝化和反硝化兩個階段。
硝化反應是將氨氮轉化為硝酸鹽的過程,包括兩個基本反應步驟:由亞硝酸菌參與的將氨氮轉化為亞硝酸 鹽的反應；由硝酸菌參與的將亞硝酸鹽轉化為硝酸鹽的反應。
在缺氧條件下,由于兼性脫氮菌(反硝化菌)的作用,將硝化過程中產生的硝酸鹽或亞硝酸鹽還原成N2 的過程,稱為反硝化。反硝化過程中的電子供體是各種各樣的有機底物(碳源)。
生物脫氮法可去除多種含氮化合物,總氮去除率可達70%—95%,二次污染小且比較經(jīng)濟,因此在國內外 運用最多。但缺點是占地面積大,低溫時效率低。
2.傳統(tǒng)生物法
目前,國內外對氨氮污水實際處理中應用較成熟的生物處理方法是傳統(tǒng)的前置反硝化生物脫氮,如A/O 、A2/O工藝等,都能在一定程度上去除污水中的氨氮。傳統(tǒng)生物脫氮途徑一般包括硝化和反硝化兩個階段 ,硝化和反硝化反應分別由硝化菌和反硝化菌作用完成,由于對環(huán)境條件的要求不同,這兩個過程不能同時 發(fā)生,而只能序列式進行,即硝化反應發(fā)生在好氧條件下,反硝化反應發(fā)生在缺氧或厭氧條件下。由此而發(fā) 展起來的生物脫氮工藝大多將缺氧區(qū)與好氧區(qū)分開,形成分級硝化反硝化工藝,以便硝化與反硝化能夠獨 立地進行。
3.A/O系統(tǒng)
A/O脫氮除磷系統(tǒng)，即缺氧、好氧脫氮除磷系統(tǒng)。它是70年代主要由美國、南非等國開發(fā)的具有去除 廢水中氮污染物的工藝，同時對脫磷亦有一定的效果。其工藝流程是讓廢水依次經(jīng)歷缺氧、好氧兩個階 段，故人們通稱為缺氧、好氧脫氮除磷系統(tǒng)，簡稱A/O系統(tǒng)。A/O系統(tǒng)流程簡單、運行管理方便，且很容 易利用原廠改建，從而提高了出水水質。近年來已得到了越來越廣泛的應用。
4.缺氧/好氧工藝(簡稱A2/O法)
A2-O法處理工藝是在好氧條件下,污水中NH3和銨鹽在硝化菌的作用下被氧化成NO2-—N和NO3-—N,然 后在缺氧條件下,通過反硝化反應將NO2-—N和NO3-—N還原成N2,達到脫氮的目的。A2/O是目前普遍采用 的工藝，它是在法A/O法的基礎上增加一個厭氧段和一個缺氧段。
5.厭氧—缺氧—好氧工藝(簡稱A1-A2/O工藝)
A1—A2/O工藝和A2/O工藝同屬于硝化—反硝化為基本流程的生物脫氨工藝,所不同的是A1—A2/O工藝 是在A1/O工藝基礎上增加了一級預處理段—厭氧段(A1),目的在于通過水解(酸化)的預處理,改變廢水中 難降解物質的分子結構,提高其可生化性,強化脫氮效果。
近幾十年來,盡管生物脫氮技術有了很大的發(fā)展,但是,硝化和反硝化兩個過程仍然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進行。并且傳統(tǒng)的生物脫氮工 藝,主要有前置反硝化和后置反硝化兩種。
6.生物脫氮法新工藝
隨著生物脫氮技術的深入研究，其新發(fā)展卻突破了傳統(tǒng)理論的認識。近年來的許多研究表明:硝化反 應不僅由自養(yǎng)菌完成,某些異養(yǎng)菌也可以進行硝化作用；反硝化不只在厭氧條件下進行,某些細菌也可在 好氧條件下進行反硝化；而且,許多好氧反硝化菌同時也是異養(yǎng)硝化菌(如Thiosphaerapantotropha菌), 并能把NH4+氧化成NO2-后直接進行反硝化反應。
7.厭氧氨氧化工藝
厭氧氨氧化(ANA-MMOX)是以硝酸鹽為電子受體或以氨作為直接電子供體,進行硝酸鹽還原反應或將亞 硝酸氮轉化為氮氣的反硝化反應。與傳統(tǒng)的硝化反硝化工藝或同時硝化反硝化工藝相比,氨的厭氧氧化具 有不少突出的優(yōu)點。主要表現(xiàn)在:(1)無需外加有機物作電子供體,既可節(jié)省費用,又可防止二次污染；(2) 硝化反應每氧化1molNH4+耗氧2mol,而在厭氧氨氧化反應中,每氧化1molNH4+只需要0.75mol氧,耗氧下降 62.5%(不考慮細胞合成時),所以,可使耗氧能耗大為降；(3)傳統(tǒng)的硝化反應氧化1molNH4+可產生2molH+, 反硝化還原1molNO3-或NO2-將產生1molOH-,而氨厭氧氧化的生物產酸量大為下降,產堿量降至為零,可以 節(jié)省可觀的中和試劑。故厭氧氨氧化及其工藝技術很有研究價值和開發(fā)前景。
8.短程硝化反硝化工藝
短程硝化反硝化是將硝化控制在HNO2階段而終止,隨后進行反硝化,其生物脫氮過程如:NH+4——HNO2 ——N2
短程生物脫氫工藝的優(yōu)點:可節(jié)省氧供應量約25%,降低了能耗；節(jié)省反硝化所需碳源40%,在C/N比一 定的情況下,提高了TN去除率；減少污泥生成量可達50%；減少投堿量,縮短反應時間。但是短程硝化反硝 化的缺點是不能夠長久穩(wěn)定地維持HNO2積累。
綜上，生物法處理氨氮污水較穩(wěn)定,但一般要求氨氮濃度在400mg/L以下,總氮去除率可達70%～95%。生物 脫氮新工藝處理高濃度氨氮污水效率比較高,目前實際投入運行的有短程硝化反硝化工藝和厭氧氨氧化工 藝,但它們的工藝條件要求嚴格,特別是對溶解氧的要求更為嚴格,在實際應用中很難控制；