短程硝化反硝化

生物硝化反硝化是應用最廣泛的脫氮方式。由於氨氮氧化過程中需要大量的氧氣，曝氣費用成為這種脫氮方式的主要開支。短程硝化反硝化（將氨氮氧化至亞硝酸鹽氮即進行反硝化），不僅可以節省氨氧化需氧量而且可以節省反硝化所需炭源。

亞硝酸型脫氮可明顯提高總氮去除效率，氨氮和硝態氮負荷可提高近1倍。此外，pH和氨氮濃度等因素對脫氮型別具有重要影響。與常規生物脫氮工藝相比，該工藝氨氮負荷高，在較低的C/N值條件下可使TN去除率提高。

厭氧氨氧化和全程自養脫氮

厭氧氨氧化是指在厭氧條件下氨氮以亞硝酸鹽為電子受體直接被氧化成氮氣的過程。

厭氧氨氧化菌是專性厭氧自養菌，因而非常適合處理含NO2-、低C/N的氨氮廢水。與傳統工藝相比，基於厭氧氨氧化的脫氮方式工藝流程簡單，不需要外加有機炭源，防止二次汙染，又很好的應用前景。

全程自養脫氮工藝是在限氧的條件下，利用完全自養性微生物將氨氮和亞硝酸鹽同時去除的一種方法，從反應形式上看，它是中溫亞硝化和厭氧氨氧化工藝的結合，在同一個反應器中進行。

厭氧氨氧化和中溫亞硝化過程都可以在氣提式反應器中運轉良好，並且達到很高的氮轉化速率，氨氮的去除率達95%，總氮的去除率達90%。

好氧反硝化

近年來，好氧反硝化現象不斷被發現和報道，逐漸受到人們的關注。一些好氧反硝化菌已經被分離出來，有些可以同時進行好氧反硝化和異養硝化。這樣就可以在同一個反應器中實現真正意義上的同步硝化反硝化，簡化了工藝流程，節省了能量。

好氧反硝化脫氮能力隨混合液溶解氧濃度的提高而降低。硝化反應速率隨著溶解氧濃度的降低而下降；反硝化反應速率隨著溶解氧濃度的降低而上升。

在反硝化過程中會產生N2O，是一種溫室氣體，產生新的汙染，許多工藝仍在實驗室階段，需要進一步研究才能有效地應用於實際工程中。另外，還有諸如全程自養脫氮工藝、同步硝化反硝化等工藝仍處在試驗研究階段，都有很好的應用前景。