AO工藝通常是在常規的（de）好氧活性汙（wū）泥法處理係統前，增加一段缺氧生物處理過程。在好（hǎo）氧段，好氧微生物氧化分解汙水中的BOD5，同時進行硝化反應，有機氮和氨氮，在（zài）好氧段（duàn）轉化為硝化氮並回流到缺氧段，其中的反硝（xiāo）化（huà）細菌利用化（huà）和態（tài）氮和（hé）汙水中的有機碳進行反硝化反應，使化合（hé）態氮變成分子態氮（dàn），同時去除碳（tàn）和氫的效果。這（zhè）裏著重介紹生物脫氮原（yuán）理。


       （1）生物脫氮的基本原理：

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

       ①氨（ān）化（ Ammonification）：廢水中的含氮有機物（wù），在生（shēng）物處理過程中被好氧或厭氧異養型微生物（wù）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（好氧自養型微生物）的作用下被轉化為NO2二和（hé）NO3的過程（chéng）。

       ③反硝化（ 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（hái）原（yuán）為N2的過程，其中硝化反（fǎn）應分為兩步進行：亞硝化和硝化。硝（xiāo）化反應過程方程式如下所示：

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

       ②硝化反應：NO2-+0.5O2→NO3-

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

       反硝化反應過（guò）程分三步進行，反應方（fāng）程式如下所示（以甲醇為（wéi）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（hái）有一種短程反硝化作用可以脫（tuō）氮，即氨（ān）氮在O池中未被（bèi）完全硝化生成NO3-，而是生成了大量（liàng）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（kě）知）；再者（zhě）在（zài）A池NO2-同樣也可和NH4+進行脫氮，即短程反硝化的過程可以表示為：NH4++NO2→N2+2H2O。

       （2）A/O脫（tuō）氮工藝主要特征

       將脫（tuō）氮池設置在去碳硝化（huà）過程的前端（duān），一方麵（miàn）使脫氮過程能直接利（lì）用進水中的有機碳源而可以（yǐ）省去外（wài）加碳源；另一方麵（miàn），則通過（guò）消化池混合液的回流而使其中的（de）NO3-在脫氮池中進行反硝化，且（qiě）利（lì）用了短程硝化-反硝（xiāo）化以及（jí）短程硝化厭氧（yǎng）氨氧化等工藝特（tè）點。

       因此工藝內回流比的控製是（shì）較為重要的，因為如（rú）內回流比過低，則將導致脫氮池中BOD5/NO3-過高，從而（ér）是反硝（xiāo）化菌無足夠的NO3-或NO2-作電子受體（tǐ）而影響反（fǎn）硝化速率；如內（nèi）回流比過高，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碳源作電子（zǐ）供體而抑（yì）製反硝化菌的生長。

       A/O工藝中因隻（zhī）有一個汙泥回流係統，因而使好氧異養菌、反硝化菌和硝化菌都處於缺氧/好氧交替的環境中，這樣構成的一種混合菌群係統，可使不同菌屬在不同（tóng）的條件（jiàn）下充分發揮（huī）它們的優勢。

       將反硝化過程前置的（de）另（lìng）—個優點是（shì）可以借助於反硝化過程中產（chǎn）生的堿度來（lái）實現（xiàn）對（duì）硝（xiāo）化（huà）過程（chéng）中對堿度消耗的內部補充作用。在脫氮反應池（A段）中，進（jìn）入脫氮（dàn）池的廢（fèi）水中的COD、BOD5和氨氮的濃度（dù）在反硝（xiāo）化菌的作用下均有所下降（COD和BOD5的下降是由反硝化菌在（zài）反硝化反過程中對碳源的利用所致），而氨氮的下降則是由（yóu）反硝化菌的微生物細胞合成作用以及短（duǎn）程硝化-厭氧氨氧化所致），NO3-N的濃度則因反硝化作（zuò）用而有大（dà）幅度（dù）下降；在硝（xiāo）化反應池（O段（duàn））中，隨（suí）硝化作用的迸行，NO3-的濃度快速上升，而通過內循環大（dà）比例的回流，反硝化段（duàn）的（de）NO3-N含量通過反硝化菌的作用明顯下降，COD和BOD5則在異養菌的作用下不斷下降。氨氮濃度的（de）下降（jiàng）速率（lǜ）並不與NO3-濃度的上升相適應，這主要是由於（yú）異養（yǎng）菌對有機物的氨（ān）化而產（chǎn）生的補償（cháng）作用造成的。

       與傳（chuán）統的生物脫氮工（gōng）藝相比，A/O係統不必投加外碳源（yuán），可充分利用原汙水中（zhōng）的有機物作（zuò）碳源進行反硝化，同時（shí）達到降低BOD5和（hé）脫氮的目的；AO係統（tǒng）中缺氧反硝化段設在好（hǎo）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）來補充硝化過程中對堿度的消耗。此外，AO工藝中（zhōng）隻有一個（gè）汙泥回流係統，混合菌（jun1）群交（jiāo）替處於缺氧和好氧（yǎng）狀（zhuàng）態及有機物濃度高和低的條件，有利（lì）於改善汙泥的沉降性（xìng）能（néng）及控製汙泥的（de）膨脹。

       （3）硝化反應主要影響因素與控製（zhì）要求

       ①好氧（yǎng）條件（jiàn），並保持一定的堿度。氧是硝化反應的電子受體，硝化池內（nèi）溶解氧的高低，必將影響硝化反應的進程，溶解氧質量濃度（dù）一般維持在2~3mg/L，不得低於1mg/L，當溶解氧質（zhì）量濃度低於0.5~0.7mg/時，氨（ān）的硝態反應將受到抑製。

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

       ②混合液中有機物含量不宜過高（gāo），否則硝化菌難成為優勢菌種。

       ③硝化反應的適宜溫（wēn）度是20~35℃。當溫度（dù）在5~35℃之間（jiān）由低向高逐（zhú）漸升高時（shí），硝化反應（yīng）的速率將隨溫度的升高而加快，而當溫度（dù）低至（zhì）5℃時，硝（xiāo）化反應完全停止。對（duì）於去碳和硝化在（zài）同一個池子中（zhōng）完成的脫氮工（gōng）藝而言，溫（wēn）度對硝（xiāo）化速率的影響更為明（míng）顯。當溫度低於15℃時即發現硝化速率迅速下降。低溫（wēn）狀態對硝化細菌有很強的（de）抑製作用，如溫度為12~14℃時，反應器出水（shuǐ）常會出現亞硝酸鹽積累的現象。因此，溫度的控製時（shí）相（xiàng）當重要的，

       ④硝化菌在硝化池內的停留時（shí）間，即生物固體平均停留時間，必須大於*小的世代時間，否則硝化（huà）菌會從係（xì）統中（zhōng）流（liú）失殆盡（jìn）。

       ⑤有害物質的控製。除重金屬外，對硝化（huà）反應產生抑製作用的物質有高濃度NH4+-N、高濃度有（yǒu）機基質以及絡合（hé）陽離子等。

       （4）反硝化（huà）反應主要影響因素與控製要求

       ①碳源（C/N）的控（kòng）製。生物（wù）脫氮的反硝化（huà）過程中，需要一定數量的碳源以保證一定的碳氮比，而使反硝化反應能順利地進行。

       碳源的控製包括碳源種（zhǒng）類的選擇、碳源需求量及供給方式等，反硝化（huà）菌碳源的（de）供給可用外加碳源的方法（如（rú）傳統脫氮工藝）、利用原（yuán）廢水中的有機碳（如前置反（fǎn）硝化工藝等）的方法來實現。

       反硝化（huà）的碳源可分為三類（lèi）：*類為外加碳源，如甲醇、乙醇、葡萄糖、澱粉、蛋白質等，但以甲醇為主；第二類為原廢水中的有機碳（tàn）為細胞物質，細菌利用細胞成分進行內源反硝化，但反硝（xiāo）化速率*慢。

       當原廢水中的BOD5與TKN（總凱氏氨）之比在5~8時，BOD5與TKN之比（bǐ）大（dà）於3~5時，可認為碳源（yuán）充足。如需（xū）外加碳源，多（duō）采用（yòng）甲醇，因甲醇被分解後產物為CO2、H2O，不留任何難（nán）降解的產物。

       ②反硝化反應*適宜的pH值為8~8.6，pH值高於8.6或低於6，反硝化速率將大幅（fú）度下降。

       ③反硝化反應*適宜的溫度是20~40℃。低於15℃反硝化反（fǎn）應速率（lǜ）降低，為了保持一定的反應速（sù）率，在冬季時采用（yòng）降低處（chù）理負荷、提高生物固體平均停留時間以及水力停留時間等措施。

       ④反硝化菌屬（shǔ）於（yú）異養兼性（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氧進行呼吸，使硝酸鹽還原；另一方麵，因為反硝化菌體內（nèi）的某些酶係統組（zǔ）分隻有在有氧（yǎng）條件下才能合成（chéng），所以反硝化菌（jun1）適宜在（zài）厭氧、好氧條件交替下進行（háng），故（gù）溶（róng）解氧應控製在0.5mg/以下。