AO工藝（yì）通常是在常規的好氧活性汙泥法處理係統前，增（zēng）加一段（duàn）缺氧生物處理過程。在（zài）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，在好氧段轉化為硝化（huà）氮並回流到缺氧段，其中的反硝化（huà）細（xì）菌利用化和態氮（dàn）和汙水中（zhōng）的有機碳進行反（fǎn）硝化反應，使化合（hé）態氮變（biàn）成分子態（tài）氮，同時去除碳（tàn）和氫的效果（guǒ）。這裏著重介紹生物脫氮原理。


       （1）生（shēng）物（wù）脫氮的基本原理：

       傳統的生物脫氮機理（lǐ）認為：脫（tuō）氮過程一般包括氨化、硝化和反硝化三（sān）個過程。

       ①氨化（ Ammonification）：廢水（shuǐ）中的含氮有機物，在生物處理過程中（zhōng）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（fèi）水中的氨氮在硝（xiāo）化菌（好氧自養型微生物（wù））的作用下被轉化為NO2二和NO3的（de）過程。

       ③反硝化（ Denitrification）：廢（fèi）水（shuǐ）中的（de）NO2和NO3在缺氧（yǎng）條件下以及反硝化菌（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（huà）和硝化。硝化反應過程（chéng）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+

       反硝化反應過程分三步（bù）進（jìn）行，反（fǎn）應（yīng）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

       除了上述脫氮原理外，還（hái）有一種短程反硝化作用可以脫氮，即氨氮在O池中未被完（wán）全硝化生（shēng）成NO3-，而是生成了大量的NO2-N，但在A池NO2同樣被作為受氫（qīng）體而進行脫（tuō）氮（上述第二步可知）；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（gōng）藝主要特征

       將脫氮池設置在（zài）去碳硝（xiāo）化過程的前（qián）端，一（yī）方麵使脫（tuō）氮過程能直接利用進水中的有機（jī）碳（tàn）源而可（kě）以省去外加碳源；另一方麵（miàn），則通過消化池混合液的回流而使其中（zhōng）的NO3-在脫氮池中進行反硝化（huà），且利用了短程硝化-反（fǎn）硝化以及短程硝化厭氧氨氧化等工藝特點。

       因此工藝內回流比（bǐ）的控製是較為重要（yào）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（jun1）無足夠的NO3-或NO2-作電子受體而影響反硝（xiāo）化（huà）速率；如（rú）內回（huí）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足夠的碳（tàn）源（yuán）作電子供體而抑（yì）製反硝化（huà）菌的生長。

       A/O工藝中因隻有（yǒu）一個汙（wū）泥回流係統，因而（ér）使好（hǎo）氧異養菌、反硝（xiāo）化菌和硝化菌都處於缺氧/好（hǎo）氧（yǎng）交替的環境中，這（zhè）樣構（gòu）成（chéng）的一種混合菌群係統，可使不同菌屬在不同的條件下充分發揮它們（men）的優勢。

       將（jiāng）反（fǎn）硝化過程前置的另—個優點是（shì）可以（yǐ）借助於反硝（xiāo）化過程中產生的堿（jiǎn）度來實（shí）現（xiàn）對硝（xiāo）化過程中對堿度消耗的內部補充作（zuò）用（yòng）。在（zài）脫氮反應池（A段）中，進（jìn）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（xià）均有所下降（COD和BOD5的下降是由反硝化菌在反硝化反過程中對碳源的（de）利用（yòng）所致），而氨氮的下降則是由反硝化菌的微生物細（xì）胞合成作用以及短程硝（xiāo）化-厭氧氨氧化所致），NO3-N的濃度則因反硝化（huà）作用而有（yǒu）大幅度下降；在（zài）硝化反應池（O段）中，隨硝化作用的迸（bèng）行，NO3-的濃度快速上升，而通過內循環大（dà）比例的（de）回流，反硝化段（duàn）的NO3-N含量通過（guò）反硝化（huà）菌的作用（yòng）明顯下降，COD和BOD5則在（zài）異養菌的（de）作用下不斷下降。氨氮濃度的下降（jiàng）速率並不與NO3-濃（nóng）度的上升（shēng）相適應，這主要是由於異（yì）養菌對有機物的氨化而產生的補償作用（yòng）造成的。

       與傳統的生物脫氮工藝相比，A/O係統不必投加外碳源，可充（chōng）分利用原（yuán）汙（wū）水中的有機物作碳源進行反硝化，同時達到降低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，因而當原水中堿度不足時，可利用反硝化（huà）過程中產生的堿度來補（bǔ）充硝化過程中對堿度的消耗。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氧狀態（tài）及有（yǒu）機物濃度（dù）高和低的條件，有利（lì）於改善汙泥（ní）的沉降性（xìng）能及控製汙泥（ní）的膨脹。

       （3）硝化反（fǎn）應主要影響因素與控製（zhì）要求

       ①好氧條件，並保持一定的堿度。氧是硝（xiāo）化反應的電子受體，硝化池內溶解氧（yǎng）的高低，必將影響（xiǎng）硝化反應的進程，溶解氧質量濃（nóng）度一般維持在2~3mg/L，不得低（dī）於1mg/L，當溶解氧質量濃度（dù）低於0.5~0.7mg/時，氨的硝（xiāo）態反應將（jiāng）受到抑製。

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

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

       ③硝化反應的適宜溫度是20~35℃。當（dāng）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（shēng）高而加（jiā）快，而當溫度低至5℃時，硝化反應完全停（tíng）止。對於去碳和硝化在（zài）同一個池子中完成（chéng）的脫氮工（gōng）藝而言，溫度對硝化速率的影響更（gèng）為明顯。當（dāng）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的抑（yì）製作用，如溫度為12~14℃時，反應器（qì）出水常（cháng）會出現亞硝酸鹽積累的現象。因此（cǐ），溫（wēn）度的（de）控製時相當重（chóng）要（yào）的，

       ④硝化菌在硝化（huà）池（chí）內的停留時間，即生物（wù）固體平均停留時間，必須大於*小的世代時間，否則硝化菌會從係統中流失（shī）殆盡。

       ⑤有害物質的控製。除重（chóng）金屬外，對硝化反（fǎn）應產生抑（yì）製作（zuò）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製要（yào）求

       ①碳源（yuán）（C/N）的控製。生物（wù）脫氮的反（fǎn）硝化過程（chéng）中（zhōng），需要一定（dìng）數量的碳源以保證一定的碳氮比（bǐ），而使反硝化反應能（néng）順利地進（jìn）行（háng）。

       碳（tàn）源的控製包括碳源種類的選擇、碳源需求（qiú）量及供給方式等，反硝化菌碳源的供給可（kě）用外加碳源的方（fāng）法（fǎ）（如傳（chuán）統脫氮工藝）、利用（yòng）原廢水中的有機碳（如前置反硝（xiāo）化（huà）工藝等）的方法來實現。

       反硝（xiāo）化的碳源可分為三類：*類為外加碳源，如甲醇、乙（yǐ）醇、葡萄糖、澱粉、蛋白質等，但以甲醇為主（zhǔ）；第二類為原廢水中的有（yǒu）機（jī）碳為細胞物（wù）質，細菌利用細胞成分進行內源反硝化，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（yǔ）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，不留任何難降解的產物（wù）。

       ②反硝化反應（yīng）*適宜（yí）的pH值為8~8.6，pH值（zhí）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*適宜的溫度是20~40℃。低（dī）於15℃反硝化反應速率降低，為了保持一（yī）定的反應速率，在冬季時采（cǎi）用降低處理負荷（hé）、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（fǎn）硝化菌屬於異養兼性厭氧菌，在無分子氧但存在硝酸和（hé）亞硝酸離子的條件下，一方麵，它（tā）們（men）能夠利用這（zhè）些離子中的氧進行呼吸，使硝酸鹽還原；另一方麵，因為反硝（xiāo）化菌體（tǐ）內（nèi）的某些酶係統組分隻（zhī）有在有氧條件下才（cái）能合成，所以反硝化菌適（shì）宜在厭氧、好氧條件交替下進行，故溶（róng）解氧（yǎng）應控製在0.5mg/以下。