AO工藝通常是在常規的好氧活性汙泥法處理係統前，增加一段缺氧生物（wù）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（xiāo）化反應，有機氮和氨氮（dàn），在好氧段轉化為硝化（huà）氮並回流到缺氧（yǎng）段，其中的反硝化細菌利用（yòng）化和態氮和汙水中（zhōng）的有機碳進（jìn）行反硝化反應，使化合態氮變成分子態氮，同時去（qù）除碳和氫的效果。這裏著重介紹生物脫氮原理。


       （1）生物脫氮的基本原理：

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

       ①氨化（ Ammonification）：廢水中的含氮有機物，在生物處理過程中被好氧或厭氧異養型微生物氧化分解（jiě）為氨氮的過程。

       ②硝化（ Nitrification）：廢水中的氨氮在硝（xiāo）化菌（好氧自養型微生物）的作（zuò）用（yòng）下被轉（zhuǎn）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菌（兼性異養型細菌）的作用下（xià）被還原為N2的過程，其中硝化反應分為兩步進行（háng）：亞硝化和硝化。硝化反應過程方程式如下所示：

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

       ②硝化反應（yīng）：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進行，反應方（fāng）程式如下所示（以甲醇為電子供體為例（lì））：

       *步：3NO3-+CH3OH→3NO2+2H2O+CO2

       第二步（bù）：2H++2NO2-+CH3OH→N2+3H2O+CO2

       第三步：6H++6NO3-+5CH3OH→3N2+13H2O+5CO2

       除了上述脫氮原理外（wài），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（wán）全硝化生成NO3-，而（ér）是生成了（le）大量的NO2-N，但在A池NO2同樣被作為受（shòu）氫體（tǐ）而進（jìn）行脫氮（上述（shù）第（dì）二步可知）；再（zài）者在A池NO2-同樣也可（kě）和NH4+進行脫氮，即（jí）短程反硝（xiāo）化的過程可（kě）以表（biǎo）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的前端，一方麵使脫氮（dàn）過程能（néng）直接利用進水中的（de）有機（jī）碳源而可以省（shěng）去外加碳源；另一方麵，則通（tōng）過消化池混合液的回流而使其中的NO3-在脫（tuō）氮池中進行反硝化，且利用了短程硝化-反硝化（huà）以及（jí）短程硝化厭氧氨氧化等工藝特點（diǎn）。

       因此工藝內回流比的控製是較為重要的，因為（wéi）如（rú）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（de）NO3-或NO2-作電子受體而影響反硝化速率；如內回（huí）流比過高（gāo），則將導致（zhì）BOD5/NO3-或BOD5/NO3-等過低，同樣將（jiāng）因反（fǎn）硝化菌得（dé）不到足夠的碳源作（zuò）電子供體（tǐ）而抑製反硝化菌（jun1）的生（shēng）長。

       A/O工藝（yì）中因隻有（yǒu）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（quē）氧/好氧交替的環境中，這樣構成的一（yī）種（zhǒng）混合菌群係（xì）統，可使不同菌屬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（de）另—個優點是可以借（jiè）助於反硝化過程中產生的堿度來實現對硝化（huà）過程中對堿度消耗的內部補充作用。在脫氮反應池（A段）中，進入脫氮（dàn）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的下降是由反硝化菌在反硝化反過程中對碳源的利用所致（zhì）），而氨氮的（de）下（xià）降則是由反硝化菌的（de）微生物細胞合成作用以及短程硝（xiāo）化（huà）-厭氧氨氧化所（suǒ）致），NO3-N的濃度則因反硝化作用而（ér）有（yǒu）大幅度下降；在（zài）硝化反（fǎn）應池（O段）中（zhōng），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（huí）流，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則在異養菌（jun1）的作用下不斷下降。氨氮濃度的（de）下降速率並不（bú）與NO3-濃度的上（shàng）升相適應，這主要是由於異養菌對有機物的氨化而產生（shēng）的補償作用造（zào）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（yuán），可充分利（lì）用（yòng）原汙水中的有（yǒu）機物作碳源進行反硝化，同時達到降（jiàng）低BOD5和脫氮的（de）目（mù）的；AO係統中缺氧反硝化段設在好氧（yǎng）硝（xiāo）化段之前，因而當原水中堿度不足時，可利用反硝化過程中產生（shēng）的堿度（dù）來補充（chōng）硝（xiāo）化過程中對堿度的消耗。此外，AO工藝中隻（zhī）有一個汙泥回流係統，混（hún）合菌群交替處於缺氧和好氧狀（zhuàng）態及有機（jī）物濃度高和低的條件，有利於改善（shàn）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（jiàn），並保持一定的堿度（dù）。氧是硝（xiāo）化反應的（de）電子受體，硝化（huà）池內溶解氧的高低，必將（jiāng）影（yǐng）響硝化反應的進程，溶解（jiě）氧質量濃度一般維持在2~3mg/L，不得低於1mg/L，當溶解氧質量濃（nóng）度低於0.5~0.7mg/時，氨的硝態反應將受到抑製。

       除（chú）此之外，硝化菌對pH值的變化十分敏感，為保持適宜pH值（zhí），廢水應保持足夠（gòu）的堿度以調節pH值的變化，對硝化菌（jun1）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，否則硝化菌難成為優勢菌種。

       ③硝化（huà）反應的適宜溫度是20~35℃。當溫度在5~35℃之間（jiān）由（yóu）低（dī）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（zhì）5℃時（shí），硝化反應完全停止。對於去碳和硝化在（zài）同一個池子中完成的脫氮工藝而言，溫度對硝（xiāo）化速率的（de）影響更為明（míng）顯。當溫度低於15℃時即發現硝化速（sù）率迅速下降。低溫狀態對（duì）硝化細菌有很強（qiáng）的抑製作用，如溫（wēn）度為12~14℃時，反應器（qì）出水常會出現（xiàn）亞硝酸鹽積累的現象。因此，溫度（dù）的控（kòng）製時相當重要的，

       ④硝化菌在硝化（huà）池內的停留時間，即生（shēng）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（jun1）會從係（xì）統中流失殆盡。

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

       （4）反硝化反應主要影響因（yīn）素與控製要求

       ①碳源（C/N）的控製。生物脫氮的反（fǎn）硝化過程中，需要一定數量的碳源以（yǐ）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（zhì）包括碳源種（zhǒng）類的選擇、碳源（yuán）需求量及供給方式等，反硝化菌碳源的供給可用外（wài）加碳源的（de）方法（如傳統脫氮工藝）、利用原（yuán）廢水中的有機碳（tàn）（如前置反硝化（huà）工藝等（děng））的（de）方法來實現。

       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；第二類（lèi）為原廢水中的有機碳（tàn）為細胞物（wù）質，細菌（jun1）利用細（xì）胞成（chéng）分進行內源反硝化，但反（fǎn）硝化速率*慢（màn）。

       當原（yuán）廢（fèi）水中（zhōng）的BOD5與TKN（總凱氏（shì）氨（ān））之比在5~8時，BOD5與TKN之比（bǐ）大於3~5時，可認為碳源充足。如需（xū）外加（jiā）碳源，多采用甲醇，因甲醇被分（fèn）解後產物為CO2、H2O，不留任何難降解的產物。

       ②反（fǎn）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（lǜ）將大幅度下（xià）降。

       ③反硝（xiāo）化反應*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（chí）一定的反應（yīng）速率，在冬季時采用降低（dī）處理負（fù）荷（hé）、提（tí）高生物固體平均停留時間以及水力停留時（shí）間等措施（shī）。

       ④反硝化菌屬（shǔ）於異養兼性厭氧菌，在無分子氧但（dàn）存在（zài）硝酸和亞硝酸離子的條件下，一方麵，它們能夠利（lì）用這些離子中（zhōng）的氧進行呼吸，使硝酸（suān）鹽還原（yuán）；另（lìng）一方麵，因為反硝化（huà）菌體內的某些（xiē）酶係統組（zǔ）分隻有在有氧條件下才能合成（chéng），所以（yǐ）反硝化菌適宜在厭氧、好（hǎo）氧條件交替下進行，故溶解氧應控製在0.5mg/以下。