近年来通过理论研究和实践创新，人们发现了一些与传统生物脱氮理论相反的生物脱氮方法，如SND工艺、SHARON工艺、ANAMMOX工艺、SHARON-ANAMMOX组合工艺、OLAND工艺、CANON工艺。根据传统生物脱氮理论，脱氮途径一般包括硝化和反硝化两个阶段，硝化和反硝化两个过程需要在两个隔离的反应器中进行，或者在时间或空间上造成交替缺氧和好氧环境的同一个反应器中；实际上，较早的时期，在一些没有明显的缺氧及厌氧段的活性污泥工艺中，人们就层多次观察到氮的非同化损失现象，在曝气系统中也曾多次观察到氮的消失。在这些处理系统中，硝化和反硝化反应往往发生在同样的处理条件及同一处理空间内，因此，这些现象被称为同步硝化/反硝化（SND）。因此SND系统提供了今后降低投资并简化生物除氮技术的可能性。

2、短程硝化脱氮（SHARON）工艺

该工艺使用无需污泥停留的CSTR反应器，在较短的HRT和30~40摄氏度的条件下，通过“洗泥”的方式进行种群筛选，产生大量的亚硝酸菌。SHARON工艺适用于高浓度氨（500mg/L）废水的处理，尤其适用于具有脱氨要求的预处理或旁路处理。该工艺与传统工艺相比可节省供氧量25%，可节省反硝化碳源40%。ANAMMOX工艺是荷兰Delft大学1990年提出的一种新型脱氮工艺。在厌氧条件下，微生物以NH3-N为电子供体，NO2-为电子受体，把NH3-N、NO2-转化为N2的过程。其生化反应可由下式表示

ANAMMOX工艺的影响因素主要集中在系统环境对ANAMMOX菌的抑制。主要影响因素包括反应器的生物量、基质浓度、ph值、温度、水力停留时间和固体停留时间等。4、亚硝酸型硝化-厌氧氨氧化脱氮（SHARON-ANAMMOX）技术

 根据亚硝酸型硝化—厌氧氨氧化脱氮技术原理,比利时Gent大学微生物生态实验室开发出OLAND工艺（限制自养硝化反硝化) ，具有耗氧量少、污泥产量少、不需外加碳源等优点。

相比传统工艺，OLAND工艺可以节省62.5%的耗氧量，不需要加入外加有机碳源，产生的污泥量也很少，可有效减低运行成本。与SHARON-ANAMMOX组合工艺相比，可节省37.5%的能耗，在较低温度（22~30摄氏度）仍可获得较好的脱氮效果，在两阶段悬浮式生物膜脱氮系统中，内浸式生物膜的加入克服了SHARON-ANAMMOX组合工艺中生物量流失的缺点，避免了硝化阶段的微生物对 厌氧氨氧化阶段微生物的影响，使反应过程更加容易控制，增加了脱氮反应过程的稳定性。6、单级全程自养脱氮（CANON）工艺该工艺去除氨氮的影响因素有温度、DO、ph值、水中游离氨（FA）、有机物、重金属离子、重金属沉淀物等。CANON工艺虽然革新了传统生物脱氮的思路，但要大规模工程化还存在一些局限性。例如启动周期长，厌氧氨氧化反应阶段的功能菌 AnAOB增殖缓慢，世代时间为7~14 d，是反硝化菌的几十倍，因此富集培养困难，世界上第一个生产性装置启动时间长达3.5年；其次温度要求高，现已报道的CANON 工艺基本都是30 ℃以上，并不是所有废水都能达到该标准，若加热势必会带来能耗增加，运行易失稳，由于亚硝酸盐积累而进行排泥，结果降低了反应器的生物质浓度 造成系统失稳；还会排放温室气体N2O。