AO工藝（yì）通常是在常（cháng）規的好（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（shēng）物氧化分解汙水中的BOD5，同時進行硝化（huà）反應，有機（jī）氮和氨氮，在好氧段轉化為硝化（huà）氮並回流（liú）到缺氧段（duàn），其中的反硝化細菌利用化和態氮（dàn）和（hé）汙水中的有機碳進行反硝化反應，使化合態氮變成分子態氮，同時去除碳和氫的效（xiào）果。這裏著重介紹生物脫氮原理。


       （1）生物脫氮的（de）基本原理：

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

       ①氨化（ Ammonification）：廢水中的含氮（dàn）有機物，在生物處理過程中被好氧（yǎng）或厭氧異養型微（wēi）生物氧化分解為氨氮（dàn）的過程（chéng）。

       ②硝化（huà）（ 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NO3的過程。

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

       ①亞硝化反應：NH4++1.5O2→NO2-+H2O+2H+

       ②硝化反應：NO2-+0.5O2→NO3-

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

       反硝化反應過程分三（sān）步進行，反應方程式（shì）如下所示（以甲醇為電（diàn）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（yuán）理外，還有一種短程（chéng）反硝化作（zuò）用可以脫氮，即氨氮在O池中未被完全硝化生成NO3-，而是生成了大量（liàng）的NO2-N，但在A池NO2同樣被作為（wéi）受氫（qīng）體而進行脫氮（上述第二（èr）步可知）；再者在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脫氮工藝主要特征

       將脫氮池設置在去碳硝化過程（chéng）的（de）前端，一方麵使脫（tuō）氮過程能（néng）直接利用進水中的有機碳源而可以省去外加碳源；另一方（fāng）麵，則通過消化池混合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-反（fǎn）硝（xiāo）化以及短程硝化厭氧氨氧化等工藝特點。

       因此（cǐ）工藝內回流比的（de）控製是較為重要的，因為如內回流比過低，則將導致脫（tuō）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（xiāo）化速率；如內回流比過高，則將導致BOD5/NO3-或BOD5/NO3-等過低，同樣將因（yīn）反（fǎn）硝化菌得不到足夠的碳源作（zuò）電（diàn）子供體而（ér）抑製反硝化菌的生長。

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

       將反硝化過程前置的另（lìng）—個優點是可以借助於反硝化過（guò）程中產生的堿度（dù）來實現對硝化過（guò）程中對堿度消（xiāo）耗的內（nèi）部（bù）補充作用。在脫氮反應池（A段）中，進入脫氮池（chí）的廢水中的COD、BOD5和氨氮的濃度在（zài）反硝化菌的作用下均有所（suǒ）下降（COD和BOD5的下降是由反硝（xiāo）化菌在反（fǎn）硝（xiāo）化反過程中對（duì）碳源的利用所致（zhì）），而氨氮的（de）下降則是由反硝化菌（jun1）的微生物細胞合成作用以及短程硝化-厭氧氨氧化所致），NO3-N的濃度則因反硝（xiāo）化作（zuò）用而有大幅度（dù）下降；在硝化反應池（O段）中（zhōng），隨硝（xiāo）化作用的迸行，NO3-的濃度快速上升，而通過內循環大比例的回流（liú），反硝化段的NO3-N含量通過反硝化菌的作用明顯下降，COD和BOD5則在異（yì）養菌的作用下不斷（duàn）下降（jiàng）。氨氮濃度的下降速率並不與NO3-濃度的上升相適應，這主（zhǔ）要是由於異（yì）養菌對有機物的氨化（huà）而產生的補償作（zuò）用（yòng）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（jiā）外碳源，可充分利用原汙水中的有（yǒu）機物作碳源進行反硝（xiāo）化（huà），同時達到（dào）降低BOD5和脫氮的目的；AO係統中缺氧反硝化段設在好氧硝化段之前，因（yīn）而當原水中堿度不足時，可利用反硝化過程中產生的堿度來補充硝（xiāo）化過程（chéng）中對堿度的消耗。此外，AO工藝中（zhōng）隻有一個汙泥回流係統，混合菌群交替處於缺氧和好氧狀態及（jí）有機物（wù）濃度高和低（dī）的條（tiáo）件，有利（lì）於改善汙泥的沉降性能及控製汙泥的膨脹。

       （3）硝化反（fǎn）應主要影響因素與控製要求

       ①好氧條件，並保持一定的（de）堿（jiǎn）度。氧是硝化反應的電子受（shòu）體，硝化池內溶解氧的高低，必將影響硝化反應的進程，溶解氧質（zhì）量濃度一般維持在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，氨的硝態反應將受到抑製。

       除此之（zhī）外，硝化菌對pH值（zhí）的變化十分敏（mǐn）感，為（wéi）保持（chí）適宜pH值，廢水應保持足（zú）夠的堿度以調節（jiē）pH值（zhí）的變化，對硝化（huà）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（fǒu）則硝化菌難（nán）成（chéng）為優勢菌種。

       ③硝化反應的適宜溫（wēn）度是20~35℃。當溫度在5~35℃之間由低（dī）向高逐漸升高時，硝化反（fǎn）應的速率將隨溫度的升高而（ér）加快，而當溫度（dù）低至5℃時，硝化（huà）反應完全停（tíng）止。對於去（qù）碳和硝化在同一個（gè）池子中完成的脫氮（dàn）工藝而言，溫度對硝化速率的影響更為明顯（xiǎn）。當（dāng）溫度低於15℃時即發現硝化速（sù）率迅速（sù）下降。低（dī）溫狀態對（duì）硝化細（xì）菌有很強的抑（yì）製作用，如（rú）溫度為12~14℃時，反應器出水常會出現亞硝酸鹽（yán）積累的現象。因此，溫（wēn）度的控製時相當重要的，

       ④硝化菌在硝化池內的停留時（shí）間，即生（shēng）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（cóng）係統中（zhōng）流失殆盡（jìn）。

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

       （4）反硝化反應主要影響因素與控（kòng）製要（yào）求

       ①碳（tàn）源（C/N）的控製。生物脫氮的反硝化（huà）過程中，需要一定數量的碳（tàn）源（yuán）以保證一（yī）定的碳氮比，而使反硝化反（fǎn）應能順利地進行（háng）。

       碳源的控製包括碳源種類的選擇、碳源需求量及供（gòng）給方式等，反硝化菌碳源的（de）供（gòng）給可用外加碳源的方法（fǎ）（如傳統（tǒng）脫氮工藝）、利用原廢水中的有機碳（如前（qián）置反硝化（huà）工藝等）的方法來實現。

       反硝化的碳源可分為三類（lèi）：*類為外加碳（tàn）源，如甲（jiǎ）醇、乙醇、葡萄糖、澱粉、蛋白質（zhì）等，但以甲醇為主；第（dì）二類為原廢（fèi）水（shuǐ）中的有機碳為細（xì）胞物質，細菌利用細胞成分進行內源反硝化，但反硝化速率*慢（màn）。

       當原廢水中的BOD5與TKN（總凱氏氨）之比在5~8時，BOD5與TKN之比大於（yú）3~5時，可認為碳源充足。如（rú）需外加（jiā）碳（tàn）源，多采（cǎi）用甲醇，因甲醇被分解後（hòu）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值高於8.6或低於6，反硝化速率將大幅度下降。

       ③反硝化反應（yīng）*適宜的溫度是（shì）20~40℃。低於15℃反硝化反應速率降低，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間以及水力停留時間等措施。

       ④反硝化菌屬於（yú）異養兼性厭氧菌，在無分子氧但存在硝（xiāo）酸和亞硝酸離子的條件下（xià），一（yī）方麵（miàn），它們（men）能夠利用這些離子中的氧進行（háng）呼吸，使硝酸鹽（yán）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（tiáo）件下才能（néng）合成（chéng），所以（yǐ）反硝（xiāo）化菌適宜在厭氧、好氧條件交替下進行，故溶解氧應（yīng）控製在0.5mg/以下。