城鎮(zhèn)污水處理過程中，去除總氮和總磷分別需要滿足一定的有機物量，由于當前城鎮(zhèn)污水廠進水有機物濃度普遍偏低，導致城鎮(zhèn)污水氮磷去除困難。城鎮(zhèn)污水廠通常側重于將總氮去除，而總磷的去除一定程度上可以通過加藥來完成，對于低碳氮比的污水如何提高總氮去除率是當前城鎮(zhèn)污水處理的關鍵問題。

基于目前城鎮(zhèn)污水處理廠進水普遍碳源不足，碳氮比很少能夠滿足不低于4的要求，當進水的碳氮比不能滿足要求時，總氮去除率顯著下降，很容易導致出水不能達標。故尋求適用于低碳源的高效低成本脫氮技術非常迫切。目前采取的主要應對措施有改變進水策略、厭氧氨氧化、短程硝化反硝化、內源反硝化、氫自養(yǎng)型反硝化等多種方法，在沒有好的應對措施的情況下常常還會選擇外加碳源物質。

外加碳源簡單，但成本高昂，污水廠難以承受，且投加的碳源需要精準，過多或過少都不合適，故反應難以控制；改變進水策略目前常常采用分步進水(多點進水)等措施，但工藝流程較復雜，構筑物多，運行成本顯著增加；厭氧氨氧化技術可以從根本上解決碳源不足的問題，但是厭氧氨氧化需要的條件非常苛刻，一般適用于高氨氮的工業(yè)廢水，很難應用于城鎮(zhèn)污水處理領域。

目前基于厭氧氨氧化方法開發(fā)的脫氮工藝應用于城鎮(zhèn)污水處理的尚沒有成熟工藝；多級AO串聯(lián)工藝與分步進水類似，將多個缺氧池和好氧池串聯(lián)，進水分為多路，在每個缺氧池處進水，該工藝具有較好的脫氮效果，但是該工藝脫氮的去除率依賴于AO的串聯(lián)級數(shù)，串聯(lián)級數(shù)越多脫氮效果越好。