厌氧氨氧化（ANAMMOX）工艺是1990年荷兰Delft技术大学Kluyver生物技术实验室开发的，该工艺突破了传统生物脱氮工艺中的基本理论概念。在厌氧条件下，厌氧氨氧化细菌（AnAOB）以氨为电子供体，以硝酸盐或亚硝酸盐为电子受体，将氨氧化成氮气。
厌氧氨氧化颗粒污泥的表观形态
污水的厌氧氨氧化自养脱氮过程一般包括两个阶段：第一个阶段是部分亚硝化(Partial Nitritation)，大约一半的氨氮需要转化为亚硝酸盐氮；第二个阶段是厌氧氨氧化(Anammox)，氨氮在厌氧条件下，以亚硝酸氮为电子受体，氧化成氮气。因此它也被称作PN/A工艺。
总反应式如下：
目前，ANAMMOX工艺可以分为两段式和一体式两种，分别是指在两个单独的反应器和在同一个反应器中进行PN和ANAMMOX反应。两段式比较经典的是SHARON-Anammox工艺，一体式有亚硝酸盐完全自养脱氮工艺(CANON)、脱氨工艺（DEMON）、限氧自养硝化反硝化工艺（OLAND），以及同步亚硝化、厌氧氨氧化和反硝化工艺（SNAD）等。
在一体式系统中，两个反应阶段均都在同一个反应器中进行，氨氧化细菌 （AOB）和厌氧氨氧化细菌（AnAOB）并存，需要严格控制曝气量，由于多种微生物种群共存，其反应器启动时间较长，易受负荷冲击影响，导致系统不稳定。但一体式系统具有建设成本低、占地面积小、体积负荷大、可有效避免亚硝酸盐积聚引起的抑制作用等优点。因此，工程应用更广泛。
与一体式系统相比，两段式系统的反应器可以独立调节和控制，更加灵活稳定。将自养脱氮的两个反应阶段分离，不仅可以优化富集AOB菌和AnAOB菌，而且可以通过PN段消除一些有毒有机污染物，避免有毒物质和有机物直接进入后续的厌氧氨氧化反应器中。但两段式系统投资成本更高，且由于PN段形成的NO2-N容易积聚，产生的游离亚硝酸浓度高则会抑制AOB菌、AnAOB菌活性，系统需匹配PN和厌氧氨氧化两反应阶段的反应速率，系统设计更为复杂。
与传统完全硝化-反硝化工艺相比，ANAMMOX工艺具有许多优点：
（1）ANAMMOX工艺只需将进水中大约50%的氨氮氧化成亚硝氮。因此，在硝化过程可以减少约60%耗氧量，曝气能耗大幅降低；
（2）ANAMMOX脱氮过程不需要任何有机物，可节省近100%的有机碳源；
（3）可以减少约20%的CO2排放；
（4）ANAMMOX细菌生长速率低，产泥量仅是传统脱氮工艺的15%，显著降低了污泥产量，从而减少污泥处置成本。
由于ANAMMOX工艺具有以上诸多优点，因此被认为是一种绿色低碳的废水处理方法。然而，仍存在很多问题，对环境条件非常敏感，包括溶解氧、温度、pH值和水力负荷等；启动时间长，容易受到进水水质影响；理论上还会有 11%的残留氮以硝酸盐的形式随出水排放，使得 TN 去除率难以进一步提高；从微生物层面看，系统中存在AOB、AnAOB、亚硝化细菌（NOB）、异养细菌（HB）之间不良竞争的关系，具体见下图所示。
Anammox、AOB、NOB 和 HB 之间的相互协助与底物竞争关系
因此，针对ANAMMOX工艺今后的研究重点在于如何实现AnAOB菌的富集培养与维持、如何实现 NOB 的抑制与淘洗、如何避免异养反硝化菌的过量增殖、如何确保系统稳定运行的自动化控制水平等。
