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3.1 同步硝化反硝化
同步硝化反硝化技术，即在同一个反应器（同一反应空间和同一反应条件下）中同时进行硝化和反硝化反应，虽然与传统生物脱氮理论相悖，但国内外许多学者都在传统生物脱氮工艺（例如，生物转盘、SBR和氧化沟等）中发现同步硝化反硝化现象[8]。一般认为SND形成原因主要有三种可能性，由于生物膜构造或者供氧不均造成缺氧段的形成；或者由于低溶解氧环境造成活性污泥菌胶团或者生物膜内部形成了缺氧环境，发生反硝化反应；又或者因为某些具有同步硝化反硝化作用的新型脱氮微生物的存在[9]，从而导致了同步硝化反硝化的发生。与传统生物脱氮法相比，SND技术简化了脱氮过程，具有节约反应器体积、反应时间以及碱度投加等优点。
3.2 短程硝化反硝化
短程硝化反硝化工艺的脱氮途径为：将硝化过程控制在亚硝化阶段，累积亚硝酸盐，后续反硝化以NO2-作为最终电子受体。该工艺的关键是稳定亚硝酸盐积累的实现，硝化反应由氨氧化菌（Ammonia oxidation bacteria, AOB）和亚硝酸盐氧化菌（Nitrite oxidation bacteria, NOB）两种硝化微生物来完成，通常情况下NOB较于AOB具有较高的生长速率和底物亲和力，NO-2-N会很快转化为NO-3-N，而不会出现积累。需要通过运行参数（DO浓度、pH、温度和游离氨浓度等参数）的调节，创造适宜AOB生长同时抑制NOB活性的环境，使硝化反应控制在亚硝化阶段。
相较于传统硝化-反硝化工艺，短程硝化反硝化可以节约25%的曝气量以及40%的反硝化碳源需求。硝化反硝化途径的减少会缩短工艺反应时间，提高反应效率，减少30~40%的反应器容积，节约工程投资费用。
3.3 部分亚硝化-厌氧氨氧化
厌氧氨氧化的实现是在氨氮和亚硝酸盐同时存在时，以NH4+-N为电子供体，NO-2-N为电子受体进行反应脱氮，因此将部分亚硝化和厌氧氨氧化工艺结合处理高氨氮废水具有重要的现实意义。与传统脱氮工艺相比，在厌氧条件下Anammox以NH4+-N为电子供体，无需有机碳源，无需调节碱度，可以降低能耗，节约运行费用。
微生物燃料电池（MFC）作为一种新型能源利用方式，将新型生物脱氮过程有效结合，同时回收利用有机物降解过程中产生的电子，达到有机物降解与利用生物产电相结合，现已成为废水生物处理及能源利用领域的研究热点，受到越来越多的关注。