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氨氮在缺氧與厭氧環境中，在硝基氮存在的情況下，可以通過厭氧氨氧化菌把氨氮轉變成氮氣直接去除。
厭氧氨氧化菌為紅色顆粒，是自氧微生物的聚集體。屬于浮霉菌門，“紅菌”是業內對厭氧氨氧化菌的俗稱，
氧氨氧化菌通過生物化學反應，它們可以將污水中所含有的氨氮轉化為氮氣去除。
厭氧氨氧化的條件是：
1.溶解氧在0.2mg/L以下。
2.污泥量大于3000mg/L。
3.足夠量的厭氧氨氧菌。
4.等量的硝基氮。
5.充足的攪拌。
6.充足的有機碳源。
7.PH值7~8。溫度：15~45度，36度為佳。
所以有條件的話，厭氧停留時間長對脫氨氮及硝基氮、總氮是有好處的，同時也降低了COD，減少了有機碳源與無機碳源的加入量，降低了運行費用。
厭氧氨氧化菌實際的應用在于污水的處理。污水廠和一些制造化肥或精煉石油的工廠會產生數百萬升富含氨的廢水，所有的這些含氮廢水都需要降解掉。傳統方法是使用硝化菌將氨轉換成亞硝酸鹽或硝酸鹽，然后反硝化菌再將其還原成氮氣。硝化過程的微生物需要氧氣，并且需要巨量的氧氣，因此一些機器就要耗費大量的電來為這些污泥進行曝氣。不但如此，反硝化過程還需要外碳源，例如甲醇，甲醇燃燒又會產生二氧化碳。所以，這種工藝是代價高昂的，不只占用大量空間還對環境不好。
而厭氧氨氧化污水處理工藝的形成，提供了重要的優勢。厭氧氨氧化菌能夠利用氨作為他們的能源，這就不需要再用昂貴的甲醇。并且該反應不需要氧氣，所以厭氧氨氧化工藝會消耗更少的電量。該工藝不只不產生二氧化碳，反而還會消耗它，所以該工藝是非常環保的。總之，與傳統的工藝相比，厭氧氨氧化工藝會減少90%的運行費并節省50%的空間面積。