Vì nước thải có chứa nitơ có thể gây độc cho sinh vật thủy sinh, gây ra tình trạng cạn kiệt oxy và phú dưỡng trong nguồn nước tiếp nhận, nên việc giảm nồng độ nitơ từ nước thải là cần thiết. Các dạng nitơ phổ biến và quan trọng nhất trong nước thải và trạng thái oxy hóa tương ứng của chúng trong môi trường nước/đất là amoniac (NH3, -III), khí nitơ (N2, 0), ion nitrit (NO2, +III) và ion nitrat (NO3, +V). Ở hầu hết các nhà máy xử lý nước thải hiện đại (WWTP), nitơ được loại bỏ bằng quy trình nitrat hóa/khử nitrat sinh học. Tuy nhiên, quy trình oxy hóa amoni kỵ khí (anammox) mới được phát hiện gần đây có thể cung cấp một giải pháp thay thế khác để loại bỏ N. Với cả hai ứng dụng, có thể loại bỏ 85 – 90% nitơ, nhưng có sự khác biệt đáng kể về tính bền vững.
Quá trình loại bỏ nitơ cổ điển đòi hỏi một quá trình gồm hai bước, bao gồm quá trình oxy hóa amoni qua nitrit thành nitrat (nitrat hóa) tiếp theo là quá trình khử nitrat và nitrit để tạo ra khí nitơ (khử nitrat).
Quá trình oxy hóa amoni kỵ khí (anammox) là một quá trình vi sinh mới được phát hiện có khả năng chuyển đổi amoniac (NH4+) và nitrit (NO2-) thành khí nitơ (N2).
Tuy nhiên, anammox không thể tự loại bỏ nitơ. Do đó, cần bổ sung quá trình nitrit hóa một phần. Thuật ngữ “nitrit hóa một phần” chỉ ra hai đặc điểm xác định của quá trình này: (1) “một phần” chỉ ra rằng chỉ một phần amoniac đầu vào được oxy hóa thành nitrit, và (2) “nitrit hóa” chỉ ra rằng quá trình oxy hóa amoniac dừng lại ở nitrit, với quá trình oxy hóa nitrit thành nitrat không đáng kể.
So sánh quá trình nitrat hóa/khử nitrat với quá trình nitrat hóa/anammox một phần về mặt tính bền vững:
1. Quá trình anammox cho phép giảm lượng oxy và sản xuất bùn
2. Không cần bổ sung cacbon hữu cơ cho quá trình anammox – không có dấu chân carbon
3. Không có chất trung gian dạng khí nào được tạo ra trong quá trình anammox trong khi trong quá trình khử nitrat, oxit nitric và oxit nitơ được tạo ra (khí nhà kính, suy giảm tầng ôzôn)
4. Tổng mức tiêu thụ năng lượng ròng cho quá trình anammox có thể giảm 50%
5. Chi phí vốn thiết bị có thể được cắt giảm
