厭氧氨氧化（ANAMMOX）工藝是1990年荷蘭Delft技術大學Kluyver生物技術實驗室開發的，該工藝突破了傳統生物脫氮工藝中的基本理論概念。在厭氧條件下，厭氧氨氧化細菌（AnAOB）以氨為電子供體，以硝酸鹽或亞硝酸鹽為電子受體，將氨氧化成氮氣。
厭氧氨氧化顆粒污泥的表觀形態
污水的厭氧氨氧化自養脫氮過程一般包括兩個階段：第一個階段是部分亞硝化(Partial Nitritation)，大約一半的氨氮需要轉化為亞硝酸鹽氮；第二個階段是厭氧氨氧化(Anammox)，氨氮在厭氧條件下，以亞硝酸氮為電子受體，氧化成氮氣。因此它也被稱作PN/A工藝。
總反應式如下：
目前，ANAMMOX工藝可以分為兩段式和一體式兩種，分別是指在兩個單獨的反應器和在同一個反應器中進行PN和ANAMMOX反應。兩段式比較經典的是SHARON-Anammox工藝，一體式有亞硝酸鹽完全自養脫氮工藝(CANON)、脫氨工藝（DEMON）、限氧自養硝化反硝化工藝（OLAND），以及同步亞硝化、厭氧氨氧化和反硝化工藝（SNAD）等。
在一體式系統中，兩個反應階段均都在同一個反應器中進行，氨氧化細菌 （AOB）和厭氧氨氧化細菌（AnAOB）并存，需要嚴格控制曝氣量，由于多種微生物種群共存，其反應器啟動時間較長，易受負荷沖擊影響，導致系統不穩定。但一體式系統具有建設成本低、占地面積小、體積負荷大、可有效避免亞硝酸鹽積聚引起的抑制作用等優點。因此，工程應用更廣泛。
與一體式系統相比，兩段式系統的反應器可以獨立調節和控制，更加靈活穩定。將自養脫氮的兩個反應階段分離，不僅可以優化富集AOB菌和AnAOB菌，而且可以通過PN段消除一些有毒有機污染物，避免有毒物質和有機物直接進入后續的厭氧氨氧化反應器中。但兩段式系統投資成本更高，且由于PN段形成的NO2-N容易積聚，產生的游離亞硝酸濃度高則會抑制AOB菌、AnAOB菌活性，系統需匹配PN和厭氧氨氧化兩反應階段的反應速率，系統設計更為復雜。
與傳統完全硝化-反硝化工藝相比，ANAMMOX工藝具有許多優點：
（1）ANAMMOX工藝只需將進水中大約50%的氨氮氧化成亞硝氮。因此，在硝化過程可以減少約60%耗氧量，曝氣能耗大幅降低；
（2）ANAMMOX脫氮過程不需要任何有機物，可節省近100%的有機碳源；
（3）可以減少約20%的CO2排放；
（4）ANAMMOX細菌生長速率低，產泥量僅是傳統脫氮工藝的15%，顯著降低了污泥產量，從而減少污泥處置成本。
由于ANAMMOX工藝具有以上諸多優點，因此被認為是一種綠色低碳的廢水處理方法。然而，仍存在很多問題，對環境條件非常敏感，包括溶解氧、溫度、pH值和水力負荷等；啟動時間長，容易受到進水水質影響；理論上還會有 11%的殘留氮以硝酸鹽的形式隨出水排放，使得 TN 去除率難以進一步提高；從微生物層面看，系統中存在AOB、AnAOB、亞硝化細菌（NOB）、異養細菌（HB）之間不良競爭的關系，具體見下圖所示。
Anammox、AOB、NOB 和 HB 之間的相互協助與底物競爭關系
因此，針對ANAMMOX工藝今后的研究重點在于如何實現AnAOB菌的富集培養與維持、如何實現 NOB 的抑制與淘洗、如何避免異養反硝化菌的過量增殖、如何確保系統穩定運行的自動化控制水平等。