AO工藝通常是（shì）在常規的好氧活性汙泥法處理係統前，增加一段缺氧生物處理過程。在好（hǎo）氧段（duàn），好氧微生物氧化分解汙水中的BOD5，同時進行硝化反應，有機氮和氨氮，在（zài）好氧段轉化為硝化氮並回流到缺氧段（duàn），其中的反硝化細菌利用化和態氮和汙水中的有機（jī）碳（tàn）進行反硝（xiāo）化反應，使化合態氮變成分子態氮，同時去除（chú）碳和氫的效果。這裏著重介紹生物脫氮原理。


       （1）生物脫氮的基本原理：

       傳統（tǒng）的生物脫氮機理認為：脫氮過程一般包括氨化、硝化和反硝化三個過程。

       ①氨（ān）化（ Ammonification）：廢（fèi）水（shuǐ）中的含（hán）氮有機物，在（zài）生物處理過程中被好氧或厭氧異養型微生物氧化分解為氨（ān）氮的過程。

       ②硝化（ Nitrification）：廢水中的氨氮在硝化菌（jun1）（好氧自養型微生物）的作用下被轉化（huà）為NO2二和NO3的過（guò）程。

       ③反（fǎn）硝化（ Denitrification）：廢水中的NO2和NO3在缺氧條件下以及反硝化菌（兼性異養型細菌）的作用下被還原為（wéi）N2的過程，其中硝化反應分為兩步進行：亞硝化和硝化。硝化反應過程方程式如下所示：

       ①亞（yà）硝化反應：NH4++1.5O2→NO2-+H2O+2H+

       ②硝化反應：NO2-+0.5O2→NO3-

       ③總的硝化反應：NH4++2O2→NO3-+H2O+2H+

       反硝化反應過（guò）程（chéng）分三步進行，反應方程（chéng）式如下所示（以甲（jiǎ）醇為電子供體為例）：

       *步：3NO3-+CH3OH→3NO2+2H2O+CO2

       第二步：2H++2NO2-+CH3OH→N2+3H2O+CO2

       第三步：6H++6NO3-+5CH3OH→3N2+13H2O+5CO2

       除了上述脫氮原理外，還有一種短程反（fǎn）硝化作用可（kě）以脫氮，即氨氮在O池中未被完全硝化生成NO3-，而是生成了大量的NO2-N，但在A池NO2同樣被作為（wéi）受氫體而進行脫氮（上述第二步可知（zhī））；再者在A池NO2-同樣也可和NH4+進行脫氮，即短程反硝化的（de）過程可以表示為：NH4++NO2→N2+2H2O。

       （2）A/O脫氮工藝主要特征

       將脫氮池（chí）設置在去碳硝化過程的前端，一方麵使脫氮（dàn）過（guò）程能直接利用進水中的有機碳源而可以省去外加碳源（yuán）；另（lìng）一方麵，則通過（guò）消化池混（hún）合（hé）液的回流而使其中的NO3-在脫氮池中進行反硝化，且利用了短程硝化（huà）-反硝化以及（jí）短程硝化厭氧氨氧化等工藝（yì）特點。

       因此工藝（yì）內回流比的控製是較為重要的，因為如內回流比過低，則將導致脫氮池（chí）中BOD5/NO3-過高，從而是反硝化（huà）菌無足夠的NO3-或NO2-作電子受體而影響（xiǎng）反（fǎn）硝化（huà）速（sù）率；如內回流比過高，則將導致BOD5/NO3-或BOD5/NO3-等過低，同樣將因（yīn）反硝化菌得不到足夠的碳源作電子供體而抑製反硝化（huà）菌的生（shēng）長。

       A/O工藝中（zhōng）因隻有一（yī）個汙（wū）泥回流係統（tǒng），因而使好（hǎo）氧異養（yǎng）菌、反硝化菌和硝化菌都處於缺氧/好（hǎo）氧交替（tì）的環境中，這樣構成的一種混合菌群（qún）係統，可使（shǐ）不同菌屬在不同的條件下充分（fèn）發揮它（tā）們的優勢。

       將反硝化過程前置的另—個（gè）優點是可（kě）以借助於反硝（xiāo）化過程中產生（shēng）的堿度（dù）來實現對硝（xiāo）化過程中對堿度消耗的內部補充（chōng）作（zuò）用（yòng）。在脫氮反應池（A段）中（zhōng），進入脫氮池的廢水中的COD、BOD5和氨氮（dàn）的（de）濃度在反（fǎn）硝化菌的作用下均有所下降（COD和（hé）BOD5的下降是由反硝化菌在反硝化反過程中對碳源的利用（yòng）所致），而氨氮的下降則是由反硝化菌的（de）微生物細胞（bāo）合成（chéng）作用以及短程硝化-厭氧氨氧化所致），NO3-N的濃度則因反硝化作用而有大幅度下降；在硝化反應池（O段（duàn））中，隨硝化作用的迸行，NO3-的濃度快速（sù）上（shàng）升（shēng），而通過內循環（huán）大比例的回流，反硝化段的NO3-N含量通過反硝化菌（jun1）的作用明顯下降，COD和BOD5則（zé）在異養菌的作用下不斷下降。氨氮濃度的下降速率並不與NO3-濃度的（de）上升（shēng）相適應，這主要是由於異養菌對有機物（wù）的（de）氨化而產生的（de）補償作用造成的。

       與傳統的生物脫氮工（gōng）藝相比，A/O係統不必投加外碳源，可充分利用原汙（wū）水（shuǐ）中的有機物作（zuò）碳源進行反硝化（huà），同時達到降低BOD5和脫氮的目的（de）；AO係統中缺氧反硝化段設在好氧硝化段之前，因而當原水中堿度（dù）不足時，可利用反硝化過程中產生的堿度來補充硝化過程中對堿（jiǎn）度（dù）的消耗。此外，AO工藝中隻有一個汙泥（ní）回流係統，混合菌（jun1）群交替處於缺氧和好氧（yǎng）狀態及有機物濃度（dù）高和低的條件，有利於改善汙（wū）泥的沉降性能及控製汙泥的膨脹。

       （3）硝化反應主要影響因素與控（kòng）製要求

       ①好（hǎo）氧條件，並保持一定的堿度。氧是硝化反應的電子受體，硝化（huà）池（chí）內溶解氧的高低，必將影響硝化反應的進程，溶解氧質量濃度一般維（wéi）持在2~3mg/L，不得低於1mg/L，當溶（róng）解氧質量濃度低於0.5~0.7mg/時，氨的硝態反應將受到抑製（zhì）。

       除此之外，硝化菌對pH值的變化十分（fèn）敏感（gǎn），為保持適宜pH值，廢水應保持足夠的堿度以調（diào）節（jiē）pH值的變化，對硝（xiāo）化菌的適宜pH值（zhí）為8.0-8.4。

       ②混合（hé）液中有機物含量（liàng）不宜過高，否則硝化菌難（nán）成為優勢菌種。

       ③硝化反應的適（shì）宜溫度是20~35℃。當溫度在5~35℃之（zhī）間（jiān）由低向（xiàng）高逐漸升高時，硝化反應的速率將隨溫度的升高而加快（kuài），而當溫度低至5℃時，硝化反應完全停止。對於去碳和硝化在（zài）同（tóng）一個池子中完成的脫氮（dàn）工藝而言，溫度對硝（xiāo）化速率的影響更為明顯。當（dāng）溫（wēn）度低（dī）於15℃時即發現硝化速率迅速下降（jiàng）。低溫狀態對硝（xiāo）化細菌（jun1）有很強的抑製（zhì）作用，如溫度為12~14℃時，反（fǎn）應器出（chū）水常會出現亞硝酸鹽（yán）積累的現象。因此，溫度的控製（zhì）時相當重要的，

       ④硝化（huà）菌在硝化池內的停留時間，即生物固體平均停留時間，必須大於（yú）*小的世代時間，否則硝（xiāo）化菌會從係統中流失殆盡（jìn）。

       ⑤有害物質的（de）控製（zhì）。除重金屬外（wài），對硝化反應產生抑製作用的物質有高濃度NH4+-N、高濃度有機基（jī）質以及絡（luò）合陽離子等。

       （4）反硝化反應主要影響因素與控製要求

       ①碳源（C/N）的控製。生物脫氮的反硝化過程中，需要一定數量的碳（tàn）源以保證一定的碳氮比，而使反硝化反應（yīng）能順利（lì）地（dì）進行。

       碳源的控製（zhì）包括碳源種類的選擇、碳源需求量及供給方式等，反硝化菌碳（tàn）源的供給可用外加碳源（yuán）的方法（如傳統脫氮工藝）、利用（yòng）原廢水中的有（yǒu）機碳（如前置反硝化工藝等（děng））的方法來實現。

       反硝化的碳源可分為三類：*類（lèi）為外加碳（tàn）源（yuán），如甲醇、乙（yǐ）醇、葡萄糖、澱粉、蛋白質等，但（dàn）以甲醇為主；第二類為原廢水中的有機碳為細胞物質，細菌利用（yòng）細胞成分進（jìn）行內源反硝化，但反硝化速率*慢。

       當原廢水中的BOD5與TKN（總（zǒng）凱氏氨）之比在5~8時，BOD5與TKN之比大於3~5時，可認為碳源充足。如需外加碳源，多采用甲醇，因甲醇被分解後產物為CO2、H2O，不留任何難降解的產物。

       ②反硝化反應*適宜的pH值（zhí）為8~8.6，pH值高（gāo）於8.6或低於6，反硝化速（sù）率將大（dà）幅度下降。

       ③反硝化反應*適宜的溫（wēn）度是20~40℃。低於15℃反硝（xiāo）化反應速率降低，為了保（bǎo）持一定的反應速率，在（zài）冬季時采用降低處理負荷、提高生（shēng）物固（gù）體平均停留時間以及水力（lì）停留時間等措施。

       ④反硝化菌屬於異養（yǎng）兼性（xìng）厭氧菌，在無分子氧但存在硝酸和亞硝酸離子的條件下，一方麵，它們能夠利用這些離子中的（de）氧進行呼吸（xī），使硝酸鹽還原；另（lìng）一方麵，因為反硝化菌（jun1）體內（nèi）的某些酶係統組分隻有在有氧條件（jiàn）下才能合成，所以（yǐ）反硝化菌適宜在（zài）厭氧、好氧條件交替下進行，故溶解（jiě）氧應控製在0.5mg/以下。