AO工藝通常是在常規（guī）的好氧活性汙泥法處理（lǐ）係統前，增加一（yī）段（duàn）缺氧生物處理過程。在好氧段，好氧微生物（wù）氧化分解汙水中的BOD5，同時進行硝化反應，有機氮和氨氮，在好氧段轉化為硝化氮並回流到缺氧段，其中的反硝化（huà）細菌利用化和態氮和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（de）效（xiào）果。這裏著重介紹生物脫氮原（yuán）理。


       （1）生物脫（tuō）氮的基本原理：

       傳統的生物脫氮機理認為：脫（tuō）氮（dàn）過程一般包括氨（ān）化、硝化和反硝化三個過（guò）程。

       ①氨化（ Ammonification）：廢（fèi）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（xíng）微生物氧化分解（jiě）為氨氮的過程。

       ②硝化（ Nitrification）：廢水中的氨氮在硝化菌（好（hǎo）氧自養型微生物）的作用下被轉化（huà）為NO2二和NO3的（de）過程。

       ③反硝化（ Denitrification）：廢水中的NO2和NO3在缺（quē）氧條（tiáo）件下以及反硝化菌（兼性異養型細菌）的作用下被還原為N2的過程（chéng），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（fǎn）應過程分三（sān）步進行，反（fǎn）應方程式如下所示（以甲醇為電子供（gòng）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（le）上述脫氮（dàn）原理外，還有一種短程反硝化作用可以脫氮，即氨氮在O池中未被完全（quán）硝化生成NO3-，而（ér）是生成了大量的NO2-N，但在A池NO2同樣被作為受氫體而（ér）進行脫氮（上述第（dì）二步可知）；再者在A池NO2-同樣也可和NH4+進（jìn）行（háng）脫氮，即短（duǎn）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）的前端，一方（fāng）麵使脫氮過程能直接利用進水中的有機碳源（yuán）而可（kě）以省去外加（jiā）碳源；另一（yī）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（xiāo）化-反硝化以及短（duǎn）程（chéng）硝化厭氧氨氧化等工藝特點。

       因此工藝內回流比的控製是（shì）較為重要（yào）的，因為如內（nèi）回流比過低，則將（jiāng）導致脫氮池中BOD5/NO3-過高，從而是（shì）反硝化菌無（wú）足（zú）夠的NO3-或NO2-作電（diàn）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，同樣將因反硝化菌得不到（dào）足夠的碳源作電子供體而抑製反硝化菌的生長。

       A/O工藝中因隻有一個（gè）汙泥回流係統，因而使好氧異養菌、反硝化（huà）菌（jun1）和硝化菌都處於缺氧/好氧交替的環境中，這樣構成的一（yī）種混合菌群係統，可使不同菌屬在不同的（de）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（yǐ）借助於反硝化過程中產生的（de）堿度來實現對硝（xiāo）化過程中對堿度消耗的內（nèi）部補充作用。在（zài）脫氮（dàn）反應（yīng）池（A段）中，進入脫（tuō）氮池的廢水（shuǐ）中的COD、BOD5和氨氮的濃度在反硝化（huà）菌的作用下均有所（suǒ）下降（COD和BOD5的下降是由反硝化菌在反硝化反過程中對碳源（yuán）的利用所致），而（ér）氨氮（dàn）的下降則是由反硝化菌（jun1）的微生物細胞合成（chéng）作用以及短（duǎn）程（chéng）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）中，隨硝化作用的迸行，NO3-的濃度快速上升，而通過內循環大比例的回流，反硝化段的NO3-N含量通過反硝化菌的（de）作用明顯下降（jiàng），COD和BOD5則在異養菌的作用下不斷下降。氨氮濃度的下降（jiàng）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產生的補償作用造成的。

       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（lì）用原汙水中的有（yǒu）機物作碳源進行反硝化，同時達到降低BOD5和（hé）脫（tuō）氮的目的；AO係統中缺氧反硝化段設在好氧硝化段之前，因而當原水中堿度不足時，可利（lì）用反硝化過程中產生的堿度來補充硝化過程中（zhōng）對堿度的消耗。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（jiàn），有利於改善汙泥的沉降性能及控（kòng）製汙泥的膨（péng）脹。

       （3）硝化（huà）反應主要影響因素與控（kòng）製要求

       ①好氧條件，並保持一定的堿度。氧是硝化反應（yīng）的（de）電（diàn）子受體，硝化池（chí）內溶解氧（yǎng）的高低，必將影響硝化反應的進程，溶解（jiě）氧質量濃度一般維持在2~3mg/L，不得（dé）低於1mg/L，當溶解氧質量（liàng）濃度低（dī）於0.5~0.7mg/時，氨的硝態反應將受（shòu）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（zhí），廢水應保持足夠的堿度以調節pH值的變化，對（duì）硝化菌的適（shì）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（huà）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，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（huà）反應完全停止。對於去碳和硝化在同一個池子中完成的脫氮（dàn）工藝而言，溫度對硝化速率的影（yǐng）響更為明顯（xiǎn）。當溫度低於15℃時即發（fā）現硝化速率迅速下降。低溫狀態對硝化（huà）細菌（jun1）有很強的抑製作用，如溫度為12~14℃時，反應器出（chū）水常會出現亞硝酸鹽積累的現象（xiàng）。因此，溫度的控製時相當重要（yào）的，

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

       ⑤有害（hài）物（wù）質的控（kòng）製。除重（chóng）金屬外，對（duì）硝化反應產生抑製作用的物質有（yǒu）高（gāo）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，需要一定數量的碳源以保證一定的碳氮比，而使（shǐ）反硝化反應能（néng）順（shùn）利（lì）地（dì）進行。

       碳源的控製包括碳源種類的選擇、碳源需（xū）求量及供給方式等，反（fǎn）硝化菌碳源的供給可用（yòng）外加碳源的方（fāng）法（如傳統脫氮工藝）、利用原廢水中的有機碳（如前置反硝化工藝（yì）等）的方法（fǎ）來實現。

       反硝化的碳源可分為三類：*類為外加碳源，如甲醇、乙（yǐ）醇、葡萄糖、澱（diàn）粉、蛋白質（zhì）等，但以甲醇為主；第二（èr）類為原廢水中的有機碳為（wéi）細胞物質，細菌利用細（xì）胞成分進行內源反（fǎn）硝化，但反硝化速率*慢。

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

       ②反硝（xiāo）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（huà）速率將大幅度下降。

       ③反硝化反應*適宜的溫度是20~40℃。低（dī）於15℃反（fǎn）硝化反（fǎn）應速率降低，為了保持一定的（de）反應速率，在冬季時采用降低處理負（fù）荷（hé）、提高生物（wù）固體平均停留時間以及水力停（tíng）留時間等措施。

       ④反硝化菌屬於異養兼性厭氧菌，在無（wú）分子氧但存在硝酸和亞硝酸離子（zǐ）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，使硝酸鹽還原；另一方麵，因為反硝（xiāo）化菌體內的某些酶係統組分隻有在有氧條（tiáo）件下才能合成，所以反硝化菌適宜在厭氧、好（hǎo）氧條（tiáo）件交替下進（jìn）行，故溶解氧應控製在0.5mg/以（yǐ）下。