近年来，水体的富营养化已成为全球范围内一个严峻的污染问题。水体富营养化造成藻类过量繁殖，引起水质恶化、湖泊退化，严重破坏了水体生态环境安全，威胁着水生生物的生存和人类的健康。磷是引起水体富营养化的重要污染元素之一，因此，降低废水中磷的含量对治理水体的富营养化十分重要。
生物脱氮技术(BNR)基于有效性、经济性以及环境友好性等优点，已被广泛地运用于去除污水中的营养物质，用以解决水体、河流、湖泊等产生的富营养化问题。相比于传统的异养型硝化反硝化生物除氮工艺，自养型短程硝化反硝化生物除氮工艺被视为一种创新和经济有效的除氮工艺，能够减少25%的耗氧量及40%的有机碳消耗量。
石油化工废水(石化废水)种类繁多、成分复杂、污染物浓度较高、部分有机物具有生物或环境毒性、可生化性较差且水质水量波动大, 属于较难处理的工业废水, 对环境污染十分严重.石化废水处理厂尾水可生化性较差, 主要为结构复杂、难被生物降解, 且具有一定的生物毒性的有机污染物.目前我国对环境保护日渐重视, 其中天津市《城镇污水处理厂水污染物排放标准》。
厌氧氨氧化(anaerobic ammonium oxidation, ANAMMOX)工艺因其成本低、效率高引起人们的广泛关注.与传统硝化反硝化工艺相比, ANAMMOX工艺无需氧气和外加碳源, 并且污泥产量低.然而许多废水如水产加工废水、畜禽养殖废水等都含有高浓度的氮和化学需氧量(COD), 这意味着单一ANAMMOX过程很难有效地处理废水.
由于抗生素的广泛使用乃至滥用, 环境中残留的抗生素对自然环境中的微生物群落产生了选择性压力, 使得抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes, ARGs)在环境中持久存在并广泛传播.目前ARGs已经成为了学术界的研究热点, 大量研究表明ARGs广泛存在于自然水环境中, 如河流、湖泊乃至海洋.废水处理系统(wastewater treatment plants, WWT。
水性油墨是印花所需的重要原料。随着印花行业的发展，水性油墨的需求量逐年增加，导致其在印花应用过程中产生的水性油墨印花废水量也不断增长。据不完全统计，全国有超过10万家相关企业，其每年废水排放量超过1亿t。由于水性油墨含有大量的水溶性树脂类连接料、颜料、胺(氨)类等化合物，水性油墨印花废水具有高有机污染物浓度、高色度、高氨氮、低可生化性和难处理等特点。
水性油墨是印花所需的重要原料。随着印花行业的发展，水性油墨的需求量逐年增加，导致其在印花应用过程中产生的水性油墨印花废水量也不断增长。据不完全统计，全国有超过10万家相关企业，其每年废水排放量超过1亿t。由于水性油墨含有大量的水溶性树脂类连接料、颜料、胺(氨)类等化合物，水性油墨印花废水具有高有机污染物浓度、高色度、高氨氮、低可生化性和难处理等特点。
氮素是造成水体富营养化的重要根源。传统的生物脱氮要经过硝化和反硝化2个过程，硝化耗能较大，反硝化需要碳源，导致处理效果不理想。厌氧氨氧化(anammox)是以亚硝氮(NO2−-N)为电子受体，以氨氮(NH4+-N)为电子供体，反应生成氮气(N2)的过程，与传统的生物脱氮相比，可以节省40%的曝气量且无需有机碳源。
随着城镇化的快速发展，污水处理厂建设的不断增加，大量工业、生活污水经过污水处理厂处理后排入周边水体。目前，我国大部分污水处理厂尾水都实现了达标排放，但是仍存在部分污水处理厂尾水不达标的问题，这些未达标尾水含有一定量的氮磷等营养元素，排放到河流、湖泊等水体后增加氮磷负荷，造成水体富营养化，带来严重的环境问题。
随着污水排放标准的不断提高，国家严格限制水体中氮、磷营养元素的排入，使得污水处理厂必须具备脱氮除磷能力。同步脱氮除磷工艺以生物法为主，应用较多的主要有A2/O(anaerobic/anoxia/oxic)、UCT(university of cape town)、氧化沟、SBR(sequencing batch reactor)及其改良工艺等。这些工艺虽能实现较好的脱氮除磷效果，但在实现出水氮、
