AO工藝通常是在常（cháng）規（guī）的好氧活性汙泥法處理係統前，增加（jiā）一段缺氧生（shēng）物處理過程。在好氧段，好氧微生物氧（yǎng）化分解汙水中的BOD5，同時進行硝化反應，有機氮和氨氮，在好氧段轉化為（wéi）硝化氮並回流到缺氧段（duàn），其中的（de）反硝（xiāo）化細菌利用化和態氮和汙（wū）水中的有機碳進行反硝化反應，使化合態（tài）氮變成分子態氮，同時（shí）去除碳和氫的效果。這裏（lǐ）著重介紹生物脫氮原理。


       （1）生物脫氮的基（jī）本原理：

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

       ①氨化（ Ammonification）：廢水中的含氮有機物（wù），在生物處理過程中被好氧或厭氧異養型微生物氧化分解為（wéi）氨氮的過程。

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

       ③反硝（xiāo）化（ Denitrification）：廢水中的NO2和NO3在缺（quē）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（jìn）行：亞硝化和硝化（huà）。硝（xiāo）化反應過程方程式（shì）如下所示：

       ①亞硝化反應：NH4++1.5O2→NO2-+H2O+2H+

       ②硝化反應（yīng）：NO2-+0.5O2→NO3-

       ③總的硝化反應（yīng）：NH4++2O2→NO3-+H2O+2H+

       反硝化反應過程分（fèn）三步進行，反應（yīng）方程式如（rú）下所示（以甲醇為電子供（gòng）體為例（lì））：

       *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，還有一種短程反硝化（huà）作用可以脫氮，即氨氮在O池中未被完全硝化（huà）生成NO3-，而是生成了大量的NO2-N，但在A池NO2同樣被（bèi）作為受氫體而進行脫氮（上述第二步可知）；再者在A池NO2-同樣也可和（hé）NH4+進行脫氮，即短程反硝化的過程（chéng）可以表示（shì）為（wéi）：NH4++NO2→N2+2H2O。

       （2）A/O脫氮工藝主要特征

       將脫氮池設置在去碳硝化過程的前端，一方麵使（shǐ）脫氮過程能直接利（lì）用進水中的有機碳源而可以省去外加碳（tàn）源；另（lìng）一方麵，則通過消化池混合液的（de）回流而（ér）使（shǐ）其中的NO3-在脫氮池中進行反硝化，且利用了短程硝化-反硝化（huà）以（yǐ）及（jí）短程（chéng）硝化厭（yàn）氧氨氧化等工藝特（tè）點（diǎn）。

       因（yīn）此工藝內回（huí）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（dàn）池中BOD5/NO3-過高，從而是反硝化菌無足夠（gòu）的NO3-或NO2-作電子受體而影響反硝化（huà）速率；如內回流比過（guò）高，則將導（dǎo）致BOD5/NO3-或BOD5/NO3-等過低，同樣將因反硝化菌得不到足夠的（de）碳源作電子供體而抑製反硝化菌的生長。

       A/O工藝中因隻有一（yī）個汙泥回流係統，因而使（shǐ）好氧異養菌、反硝（xiāo）化菌（jun1）和硝化菌都處於缺氧（yǎng）/好氧交替的環境中，這樣構（gòu）成的一種混合菌（jun1）群係統，可使（shǐ）不同菌屬在（zài）不同的條件下充分發揮它們的（de）優勢。

       將反硝（xiāo）化過程前置的另—個優點是可以借助於反硝化過程中產生的堿（jiǎn）度來實現對硝（xiāo）化過程中對堿度消（xiāo）耗的內部（bù）補充作用。在脫氮反應池（A段）中（zhōng），進入脫氮池的廢水中的COD、BOD5和氨氮的濃度在反硝化菌的作用下均有所下降（jiàng）（COD和BOD5的下降是由反（fǎn）硝化菌在反硝化反過程中對碳源的利用所（suǒ）致），而氨氮的下降則是由反硝化菌的（de）微生物細胞合成作用（yòng）以及短程硝化-厭氧氨（ān）氧化所致（zhì）），NO3-N的濃度則因反硝化（huà）作用而有（yǒu）大幅度下（xià）降；在（zài）硝化反應池（O段）中，隨硝化作（zuò）用的迸行，NO3-的濃度快速（sù）上升，而通過內循環大比例（lì）的（de）回流（liú），反硝化段的NO3-N含量通過反硝化菌的作用明顯下降（jiàng），COD和BOD5則在異養菌的作用下不斷下降。氨氮濃（nóng）度（dù）的下降速率並（bìng）不與NO3-濃度的上升相適應，這主要是由於異養菌（jun1）對有機物的氨化而產生的補償作用造成的。

       與傳統的生物脫氮工藝（yì）相比，A/O係統不必投加外碳源，可充分利用原汙水中的有機物作碳源進行反硝化，同時達到降（jiàng）低BOD5和脫氮的目的；AO係統中缺（quē）氧反硝化段設在好氧硝化段之前，因而當原水中堿度不足時，可利用（yòng）反硝化過程中產生的堿度（dù）來補（bǔ）充（chōng）硝化過程中（zhōng）對堿度（dù）的消耗。此外（wài），AO工藝中隻有一個（gè）汙泥回流係統，混（hún）合菌群交替處（chù）於缺氧和好氧狀態及有機（jī）物濃度高和低的條件，有利於改善汙泥的沉降性能及控製汙泥的膨脹。

       （3）硝化（huà）反應主要影（yǐng）響因素與控製要求

       ①好氧條件，並保持一定（dìng）的（de）堿度。氧是硝化（huà）反應的電子受體，硝化池內溶解氧的高低，必將影響硝化反（fǎn）應的進程，溶解氧質量濃（nóng）度一般維持在2~3mg/L，不得低於1mg/L，當溶解氧質量濃（nóng）度低於0.5~0.7mg/時，氨的硝態（tài）反應將受到（dào）抑製。

       除此（cǐ）之外，硝化菌對pH值的變化十分敏感，為保持適宜pH值，廢水應保持足夠的堿度以調節pH值的變化，對硝化菌的（de）適宜pH值為8.0-8.4。

       ②混合液中有機物含量不宜過（guò）高，否則硝化菌難成為優勢（shì）菌種（zhǒng）。

       ③硝化反應的適宜溫度是（shì）20~35℃。當溫度在5~35℃之間由低向高（gāo）逐漸升（shēng）高時（shí），硝化反應的速率將隨溫度的升高而加快，而當溫度低至5℃時，硝化反（fǎn）應完全停止。對於去（qù）碳和硝化（huà）在（zài）同一個池子中完成的脫氮工藝（yì）而言，溫度對硝化（huà）速率的影響更為明顯。當溫度低於15℃時即發現（xiàn）硝化速率迅速下降（jiàng）。低溫狀態對硝化細菌有很強（qiáng）的抑製作用，如溫度為12~14℃時（shí），反應器出水常會出現亞硝酸鹽積（jī）累的現（xiàn）象。因此，溫度的控製時相（xiàng）當重要的，

       ④硝（xiāo）化菌在硝化池內的停留時間，即生物固體平均（jun1）停留時間，必（bì）須大於*小的世代時間，否則硝化菌會從係統中流失殆盡。

       ⑤有害（hài）物質的控製（zhì）。除重金屬外，對硝（xiāo）化（huà）反應產生抑製作用的物質有高濃度NH4+-N、高濃度（dù）有機（jī）基質以及（jí）絡合陽離子等。

       （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（de）反硝化過程中，需要一（yī）定（dìng）數量的碳（tàn）源以保證一定的碳氮比，而使反硝化反應能順利地進行。

       碳（tàn）源的（de）控製包括碳源種類的選（xuǎn）擇、碳源需求量及供給方式等，反硝化菌碳源的供給可用外加碳源的方法（如傳統脫氮工藝）、利用原廢（fèi）水中的有機碳（如前置反硝化工藝等）的方法來實現。

       反硝化的碳源可（kě）分為三類（lèi）：*類為外加碳源，如（rú）甲醇、乙醇、葡萄糖、澱粉、蛋白質等，但以甲醇為（wéi）主；第二類為原廢水中的有機碳為細胞物質，細（xì）菌利用細（xì）胞成分進行內源反硝（xiāo）化，但反硝化速率*慢。

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

       ②反硝化反應*適宜的（de）pH值為8~8.6，pH值高（gāo）於8.6或低於6，反硝化速（sù）率將大幅度（dù）下降。

       ③反硝化反（fǎn）應*適宜的溫（wēn）度是20~40℃。低於15℃反硝化反應（yīng）速率降低，為了保持一定的反應速率，在冬季時采用降低處理負荷、提高生物固體平均停留時（shí）間以及水力（lì）停留時間等（děng）措施。

       ④反硝化菌屬於異養兼性厭氧菌，在（zài）無分子氧但（dàn）存在硝酸和亞硝酸離子的條件下，一方麵（miàn），它（tā）們能夠利用這些離子中的氧進行呼吸，使硝酸鹽還原；另（lìng）一方麵，因為反硝化菌體（tǐ）內的某些酶係統組（zǔ）分隻有在有氧條件下才能合成，所以反（fǎn）硝化菌適宜（yí）在厭氧、好氧條件交替下進行，故溶解氧應控製在0.5mg/以下。