按照传统的脱氮理论，硝化、反硝化反应不能同时进行，大多数的生物脱氮工艺都将缺氧区、好氧区分开，但是不少试验、水厂等都发现了同步硝化、反硝化的现象，尤其是在有氧条件下的反硝化现象确实存在于不同的生物处理系统中，如生物转盘、SBR、氧化沟、CAST、MBR、SMBR等工艺中均有所发现。
通过对同步硝化反硝化现象的研究，研究人员对其机理从宏观环境、微环境、微生物学等方面均给出了相应的解释。在同步硝化反硝化反应中，硝化反应的产物可直接成为反硝化反应的底物，因此整个反应过程加快，水力停留时间可缩短，反应器容积也可相应减小。有机物氧化、硝化和反硝化在反应器中同时实现，既提高脱氮效果，又节约了曝气和混合液回流所需的能源，另外在SND工艺中，反硝化反应中所释放出的碱度可部分补偿硝化反应所需要的碱，使系统的pH值相对稳定，同时在反应过程中, 碳源对硝化反应有促进作用，也为反硝化提供了碳源，减少或使系统无需添加外碳源。
当然，现在对同步硝化反硝化的研究还不够深入，尽管优点很多，但其成因较为复杂，具体的运行模式、稳定性等均是一个问题，还需要进行更深入的研究。
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