AO工藝通常是在常規（guī）的好（hǎo）氧活性汙泥法處理係統前，增加一段缺氧生物處理過（guò）程。在好氧段，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（dàn）和氨氮，在好氧（yǎng）段（duàn）轉化為硝化氮並回流到缺氧段，其中的反硝化細菌（jun1）利用化和態氮和（hé）汙水中的有機（jī）碳進行反硝化反應，使化合態氮變（biàn）成分子態氮，同時去除碳和氫的效果。這裏著重介紹生物脫氮原理。


       （1）生物（wù）脫氮的基本原理：

       傳統的生物脫氮機理認為：脫氮過（guò）程一（yī）般包括（kuò）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，在生（shēng）物處理過程中被好氧或厭氧異養型（xíng）微生物氧化分解為（wéi）氨氮的過程。

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

       ③反硝化（ Denitrification）：廢水中的NO2和NO3在缺氧條件下以及反硝化（huà）菌（兼性異養型細菌）的作用下被還原（yuán）為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（rú）下所示：

       ①亞硝（xiāo）化反應：NH4++1.5O2→NO2-+H2O+2H+

       ②硝（xiāo）化反應：NO2-+0.5O2→NO3-

       ③總的硝化反應：NH4++2O2→NO3-+H2O+2H+

       反硝化（huà）反應過程分三步進行，反應方（fāng）程式（shì）如下所示（以（yǐ）甲醇為電子供體為例）：

       *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（shù）脫氮原理外，還有一種短程反（fǎn）硝化作用可以脫（tuō）氮，即氨氮在O池（chí）中未被完全硝（xiāo）化生成NO3-，而是生成了大量（liàng）的NO2-N，但在A池NO2同樣（yàng）被作為受氫體而進（jìn）行脫氮（上述第二步可知）；再者在A池NO2-同（tóng）樣也可和NH4+進行脫氮，即短程反硝化的（de）過程可以表（biǎo）示為（wéi）：NH4++NO2→N2+2H2O。

       （2）A/O脫氮工藝主要特征

       將脫氮池設（shè）置在去碳（tàn）硝化過程的前端，一方麵使（shǐ）脫氮過程能直接利用進水中的有（yǒu）機碳（tàn）源而可以（yǐ）省去外加碳源；另一方麵，則通過消化池混合液的回流而（ér）使其中的NO3-在脫氮池中進行反硝化，且利用（yòng）了短程硝化-反硝化以及短（duǎn）程（chéng）硝化厭氧氨氧（yǎng）化（huà）等工藝特點。

       因此工藝內回流（liú）比的控製（zhì）是較為重要的，因為如內回流比過低，則將導致脫氮池中BOD5/NO3-過高，從而是反硝化菌無足夠的NO3-或NO2-作電子受體而影響反硝化速率；如內回流比過高，則將導致BOD5/NO3-或BOD5/NO3-等過低，同樣將（jiāng）因反硝化菌得不（bú）到足夠的碳源作電子供（gòng）體而抑製反硝化菌的生長。

       A/O工藝中因隻有一個汙泥回流係（xì）統（tǒng），因而使好（hǎo）氧異養菌、反硝化（huà）菌和硝化菌都處於缺氧/好氧交替的環（huán）境中，這（zhè）樣構成的一種混合菌群係統，可使不同菌屬（shǔ）在不同的條件下充分發揮它們的優勢。

       將反硝化過程前置的另—個（gè）優點是可以借助於（yú）反硝化過程中產（chǎn）生的堿度來實現（xiàn）對硝化過（guò）程中對堿度消耗的內部補充作用。在（zài）脫氮（dàn）反應池（A段）中，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（COD和BOD5的下（xià）降是由反硝化菌在反硝化反過程中（zhōng）對碳源的利用所致（zhì）），而氨氮的（de）下（xià）降則是由反硝化菌的微生物細胞合成作用（yòng）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（yǒu）大幅度下降；在硝化反應池（O段）中，隨硝（xiāo）化作（zuò）用的迸行，NO3-的濃度快速上升（shēng），而通過內循（xún）環（huán）大比例的回流，反（fǎn）硝化段的NO3-N含量通過反硝化菌的作用明顯下降，COD和（hé）BOD5則在異養菌的作用（yòng）下不斷下（xià）降。氨氮（dàn）濃度的下降速率並不與NO3-濃度的上升相適應，這主要是由於異養菌對有機物的氨化而（ér）產生的補償作用造成的。

       與傳統（tǒng）的生物脫氮工藝相比，A/O係統（tǒng）不（bú）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（xiāo）化，同時達到（dào）降（jiàng）低（dī）BOD5和脫（tuō）氮的目的；AO係統中缺氧反硝化段（duàn）設在好氧硝化段之前，因而（ér）當原水中（zhōng）堿度（dù）不足時，可利用反硝（xiāo）化過程中產生的堿度來補充（chōng）硝化過程中對（duì）堿度的消耗。此外，AO工藝中隻有一個汙泥回流係統，混合菌群交替處於缺氧和好（hǎo）氧狀態及有機物濃度高和低的條件，有利於（yú）改善汙泥的沉降性能及控製汙泥的膨脹。

       （3）硝化反應主（zhǔ）要影響因（yīn）素與控製要求

       ①好氧條件（jiàn），並保（bǎo）持一定的堿度。氧是硝化反應的電子（zǐ）受體，硝化池內溶解氧的高低，必將影響硝化反應的進程（chéng），溶（róng）解氧質量濃度一般維持在2~3mg/L，不得低於1mg/L，當（dāng）溶解（jiě）氧質量濃度低於0.5~0.7mg/時，氨的硝態（tài）反應（yīng）將受到抑製。

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

       ②混合液中有機物含量不宜過高，否則硝化菌難成為優勢菌種。

       ③硝化反（fǎn）應的適宜溫（wēn）度是20~35℃。當溫度在5~35℃之間由低向高逐漸升高時（shí），硝化反應的速（sù）率將隨溫（wēn）度的升高而加快，而（ér）當溫度低至5℃時，硝化反應（yīng）完全停止（zhǐ）。對於去碳（tàn）和硝化在同一個池子中完成的脫氮工藝而言，溫度對硝化速率的影響更為明顯（xiǎn）。當溫度低於15℃時即發現硝化速率迅速下降。低溫狀態對硝化細菌有很強（qiáng）的抑製作用，如（rú）溫度為12~14℃時，反應器出水常會（huì）出現亞硝（xiāo）酸鹽積累的現象。因此，溫度的控製時相當重要的（de），

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

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

       （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（shēng）物脫氮的反硝化過程中，需要一定數量的碳源以保（bǎo）證一定的碳氮比，而（ér）使反硝化反應能順利地進行。

       碳源的控製包括（kuò）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（gòng）給可用外加碳源的方法（如傳統（tǒng）脫氮工藝（yì））、利用（yòng）原廢水中的有機碳（如前置反硝化工藝等）的（de）方法來實（shí）現。

       反硝化的碳源可分為三類：*類為外加碳源，如甲醇、乙醇、葡萄糖、澱粉、蛋白（bái）質等，但以甲醇為主；第（dì）二類為原（yuán）廢水中的有機碳為細胞物質，細菌利用細胞成分進行內（nèi）源反硝化，但反硝化速率*慢。

       當原廢（fèi）水中的BOD5與TKN（總凱氏氨）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（hòu）產物為CO2、H2O，不（bú）留任何難降解的產物。

       ②反硝化反應*適宜（yí）的pH值為（wéi）8~8.6，pH值高（gāo）於8.6或低於（yú）6，反硝化（huà）速率將大（dà）幅度下（xià）降。

       ③反（fǎn）硝化反應*適宜的溫度（dù）是20~40℃。低於15℃反硝化反應速率降低，為了保持一定（dìng）的反應速（sù）率，在冬季時采用降（jiàng）低處理負荷、提高生物固體平均停留時間以（yǐ）及水力停留時間等措施。

       ④反硝化菌屬於異養（yǎng）兼性厭氧菌，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（men）能夠利用這些離子中的氧進行呼吸，使（shǐ）硝酸鹽還原；另一方麵，因為反硝化菌體內的某些酶係統組分隻有在有氧條件下才能合成，所以反硝化菌適宜在厭氧、好氧條件交替下進行，故溶解氧（yǎng）應（yīng）控製在0.5mg/以（yǐ）下。