傳統的生物脫氮除磷工藝可以部分去除水中的氨氮，但仍存在一些問題。硝化細菌是自養細菌，在混合培養活性污泥系統中生長緩慢，不能與異養細菌競爭，難以獲得優勢；由于硝化細菌為自氧化細菌，其增殖速度慢，難以維持較高的微生物濃度，且系統總停留時間長，增加了基建成本和運行成本。為了保證高污泥濃度，系統必須同時有污泥回流和硝化液回流，這實際上增加了電力成本；硝化細菌易受外部環境影響，抗沖擊負荷能力弱，對環境影響特別是毒性影響非常敏感，系統重啟非常困難；硝化和反硝化過程在時間和空間上難以統一，反硝化效果差，導致生物反硝化的底物轉移速率有限，底物和產物受到抑制，屬于多步生物催化反應。針對傳統脫氮除磷工藝中存在的這些實際問題，國內外研究人員努力從各個方面突破傳統的生物脫氮除磷理論，為生物脫氮除磷技術的研究提供新的理論和思路，使其具有較高的應用價值。

根據傳統的反硝化理論，消化反應是在好氧條件下進行的，而反硝化是在厭氧價格調整下完成的。兩者不能在相同的條件下進行。然而，近年來，許多研究人員發現，在氧化溝、SBR工藝和間歇曝氣反應器工藝等不同的生物處理系統中確實存在同步硝化和反硝化，尤其是好氧條件下的反硝化。研究人員進行了廣泛的研究并提出了一些新的想法。認為微環境的存在是主要原因。例如，一些反應器流型的特點為同步硝化和反硝化創造了可能的環境條件；此外，從微生物發育的角度來看，仍有未知的微生物菌株尚未統一，仍處于探索階段。一些研究人員利用他們的研究成果改進了反硝化過程。

根據傳統的反硝化理論，要實現廢水的生物反硝化，必須徹底去除氨氮的典型硝化反硝化過程。氨氮在硝化細菌的作用下被氧化為no2-，然后被硝化細菌進一步氧化為no3-。通過異養反硝化細菌的作用，no3-被還原為no2-。事實上，根據反硝化原理，氨氧化為硝酸是由兩種獨立的細菌完成的。