主流短程脱氮
与碳转向呼应发展的另一个技术是主流短程脱氮，特别是主流厌氧氨氧化。早在七十年代科学家Engelbert Broda预测出自然界中存在新的途径及两种未发现微生物能够实现氮的转化，并且通过热力学原理进一步推导出转化公式。
而在1906年就有人注意到在污水过滤时出现氮的损失现象，特别是在处理稀释的尿液时尤其明显，滤后出水的氮浓度不到原进水的一半，这虽然难以确切地表明是厌氧氨氧化现象，至少表明自然界的氮循环现象远比我们认识的要复杂。
另外，在现实的污水处理厂也会观察到新的脱氮现象，如新加坡樟宜再生水厂，主流自氧生物脱氮达到30%多，台湾也有类似报道。
主流厌氧氮氧化发展的动力有以下几个：减少或摒弃外加碳源的需求、降低曝气能耗，追求更小的反应池容。下图是传统脱氮技术与主流短程脱氮技术的能耗对比。
现在的主流厌氧氨氧化的技术流派主要有颗粒污泥、生物膜/IFAS、絮体+颗粒污泥以及悬浮+生物膜的方式。主流厌氧氨氧化面临的主要的挑战是对NOB的抑制，主流厌氧氮氧化过程涉及四种微生物，Anammox、AOB、NOB、HTO这些微生物之间互相制约、互相影响。
尽管对NOB的抑制现在已经有了一定的技术手段，比如维持出水中一定的氨氮浓度、DO控制等，但挑战依然巨大。主流厌氧氨氧化的仪表控制，主要是DO、NH3-N、NO3-N、ORP和空气流量计，在线控制策略对NOB的抑制非常关键。
主流厌氧氨氧化目前还缺乏关键的突破，但并不影响其在实际工程中的应用，这主要是在一个传统的污水处理工艺中可以较好地将之“嵌入”，它的一些技术措施对传统脱氮工艺也有价值，比如生物强化提高污泥沉降性能，间歇曝气降低出水总氮。
生物膜
生物膜的发展历史悠久，早期人们就发现污水从山上流下来到山脚下自然就清澈了，这其实就是自然的生物膜在起作用。传统的污水处理曝气过程中，只有5-25%的氧被利用，剩余大部分氧都进入大气。近些年来生物膜出现了新的发展方向，膜曝气生物膜反应器(MABR)便是其中之一，它的原理是向膜中直接充入空气，生物膜附着在膜表面，极大地提高了氧利用率。
传统生物膜中DO和BOD都是进入到膜内扩散，浓度同时降低，这无论是对外层异养菌的反硝化过程还是对内层的硝化过程都是不利的，外层较高的DO影响反硝化、内层较低的DO影响硝化。而对于MABR，内层硝化菌首先获得较高的DO，而外层反硝化菌可以在较低的DO情况下利用碳源进行反硝化。得益于此，MABR展现出独特的节能优势、脱氮优势以及占地节省的优势。
模型应用
从1987年到2017年，活性污泥ASM模型经过30年的发展，传统工艺的模型开发逐渐接近尾声，模拟工具已经成熟，模型应用导则已经完善。当前模型应用的最大问题是数据的调谐、修正，数据的质量关系着数据的分析，以及对工艺的直接控制，无论是哪里的污水处理厂，数据质量都是最重要的。
如果数据质量不好，就难以把收集到的数据变成有价值的信息，这是现在模型需要解决的问题。另外一个动向就是动态模型和SCADA系统的整合与应用。
资源回收
我们常常讲水、能量、资源是三位一体的发展模式是未来污水处理厂的重要展现形式，水与能源的回收相对比较成熟，资源回收的大幕刚刚拉开，目前较为成熟的资源回收技术当属磷回收，磷回收发展的动力主要有降低管路堵塞、降低污泥脱水泥饼含水率、资源回收。
目前，全球污水处理磷回收项目大概有七十多家污水处理厂在进行。其他方面的资源回收仍然处于起步阶段，未来的发展仍有待于进一步的观察。
三、总结与展望
污水处理技术的发展总会经历S形的发展过程，早最初的萌芽阶段是小试、中试，有很多需要完善的环节，然后逐渐向前发展，有的技术可能就销声匿迹，有的会走入示范期，积累更为丰富的经验，MABR、主流厌氧氨氧化现在就处于示范期。
在示范期过后会逐渐成型，产生第一代技术，Nereda很可能是好氧颗粒污泥的第一代技术，未来会有更好形式的颗粒污泥技术出现。IFAS、MBBR工艺基本已经进入第二代，工艺趋于成熟，应用数量也逐渐增多。通常工艺前期发展速度慢，中期发展速度快，到了后期也会发展变慢。
最后，在面对着仪表、控制与自动化快速发展的时代，我们仍然要强调工艺是污水处理厂的核心，ICA是污水处理厂的神经。污水处理厂未来将向着更加密集性的方向发展，ICA将会发挥更加重要的角色，功能也会更加强大。
编辑：赵凡
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