AO工藝通常（cháng）是在常規（guī）的好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，好氧微生物（wù）氧化分解汙水（shuǐ）中的BOD5，同（tóng）時進行（háng）硝化反（fǎn）應，有機氮和氨（ān）氮，在好氧段轉化為硝化（huà）氮並回流到缺氧段，其中的反硝化細菌利用化和態氮和汙（wū）水中的有機碳（tàn）進行反硝化反（fǎn）應，使化合態氮變成分子態氮，同時去除碳和氫的效果。這（zhè）裏著重介紹生物脫（tuō）氮原理（lǐ）。


       （1）生物脫氮的基本原理：

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

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

       ②硝化（ Nitrification）：廢水中的氨氮在（zài）硝化菌（jun1）（好（hǎo）氧自養型微生物（wù））的作用下被轉化為NO2二和NO3的過（guò）程。

       ③反硝化（ Denitrification）：廢水中的NO2和NO3在（zài）缺氧條（tiáo）件下以及反硝化（huà）菌（兼性異養型細菌）的作用下被還原為N2的過程，其中硝化反應分為兩步進行：亞（yà）硝化和硝化。硝化反應過程方程式如下所示（shì）：

       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（chéng）分三步進行，反應方程式如下所示（以（yǐ）甲醇為電子供體為例）：

       *步：3NO3-+CH3OH→3NO2+2H2O+CO2

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

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

       除了上述脫氮原理外，還有一種短程反（fǎn）硝化作用可以脫氮，即氨氮在O池中未被完全硝化生成NO3-，而（ér）是生成了（le）大量的NO2-N，但（dàn）在A池NO2同樣被（bèi）作為受（shòu）氫（qīng）體而進行脫氮（上述第二步可知）；再者在A池NO2-同樣也可和NH4+進（jìn）行脫氮，即短程（chéng）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（jiāng）脫氮池設置在去碳硝（xiāo）化過程的前端，一方（fāng）麵使脫氮（dàn）過程能直接利用進水中的（de）有機（jī）碳源而可以省去外加碳源；另一方麵，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（chéng）硝化-反硝化以及短程硝化厭氧氨氧化等工藝特點。

       因此工藝內回流比的控製（zhì）是較（jiào）為（wéi）重要的（de），因為如內回流比過低，則將（jiāng）導致脫氮池（chí）中（zhōng）BOD5/NO3-過高，從而（ér）是反（fǎn）硝（xiāo）化菌無足夠的（de）NO3-或NO2-作電子受體（tǐ）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（xiāo）化（huà）菌得不到足（zú）夠的碳源（yuán）作電（diàn）子（zǐ）供體而抑（yì）製反硝化菌的生長（zhǎng）。

       A/O工藝中因隻有一個汙泥（ní）回流係統，因而使（shǐ）好氧異養（yǎng）菌、反硝（xiāo）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（tǒng），可使不同菌屬在不同的條件下（xià）充分（fèn）發揮它們的優勢。

       將反硝化過程前置的另—個優點是可以借助於反硝化過程（chéng）中（zhōng）產生的堿度來實現（xiàn）對硝化過（guò）程中對堿度消耗的內部補充作用。在脫氮反應池（A段）中（zhōng），進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（fǎn）硝化菌在反硝化反過程中對碳源的（de）利用所致），而氨氮的下降則是由反硝化（huà）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（de）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（huán）大比例的回流（liú），反硝化段的NO3-N含量通過反（fǎn）硝化菌的作用明顯下降，COD和（hé）BOD5則在異養菌的作用下不斷下降。氨氮濃度的（de）下降速率並不與NO3-濃度的上升相適應（yīng），這主要是由於異養菌（jun1）對有機物（wù）的氨化而（ér）產生的補償作用造成的。

       與傳統的生物脫氮（dàn）工藝相比，A/O係統不必投加外（wài）碳源，可充分利用原汙水中的有機物作碳源進行反硝（xiāo）化，同時達到降低BOD5和脫氮（dàn）的目的；AO係統中（zhōng）缺氧反硝化段設在好氧（yǎng）硝化段之前，因而當原水中堿度不足時，可利用（yòng）反硝（xiāo）化過程中產生的堿度來補充（chōng）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（jun1）群交替處於缺氧和好氧狀態及有機物濃度高和低的條件，有利於改善汙泥的（de）沉降性能及控製汙泥的膨脹。

       （3）硝化反應主要影響因（yīn）素（sù）與控製要求

       ①好氧（yǎng）條件（jiàn），並保持一定的（de）堿度（dù）。氧是硝化反應的電子受體，硝化池內溶解氧的高低，必將影響硝化反應的進程，溶解氧質量濃度一般（bān）維（wéi）持在2~3mg/L，不得低於（yú）1mg/L，當溶解氧質量濃度（dù）低於0.5~0.7mg/時（shí），氨的硝態反應將受到抑製。

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

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

       ③硝化反應的適宜溫度是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（sù）率將隨（suí）溫度的升高而加快，而當溫度低（dī）至（zhì）5℃時（shí），硝化反應完全停止。對於去碳和（hé）硝化在同一個池子（zǐ）中完成的脫氮工藝而言，溫度對硝化速率的影響更為明顯。當溫度（dù）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（yǒu）很（hěn）強的抑製作用（yòng），如溫度為12~14℃時，反應器出水常會出現（xiàn）亞硝酸鹽積累的現象。因此，溫度的控製時（shí）相當重要的，

       ④硝化菌（jun1）在硝化池內的停留時間，即生物固體平均停（tíng）留（liú）時間，必須大於*小的世代時間（jiān），否則硝化（huà）菌會從係統中流失殆盡。

       ⑤有害物質的控製。除重金屬外，對硝化反（fǎn）應（yīng）產生抑製作用的（de）物質有高濃度NH4+-N、高濃度有機基質以（yǐ）及絡合陽離子等。

       （4）反硝化（huà）反應主要影響因素與控製要求

       ①碳源（C/N）的控製（zhì）。生物脫氮的反硝化過程中，需要（yào）一定數量的碳源以（yǐ）保證一定的碳氮比，而使反硝化反應（yīng）能順利地進行。

       碳源的控製包括碳源種類的選擇（zé）、碳源需求量及供給方式等，反硝化菌碳源的供給可用外加碳源的方法（如傳統脫氮工藝）、利（lì）用原廢水中的有機碳（如（rú）前置反硝化工藝等）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（pú）萄糖、澱粉（fěn）、蛋白質等，但以甲醇為主；第二類為原廢水中的有機碳為細胞（bāo）物質（zhì），細菌（jun1）利用細胞成分進行內源（yuán）反硝化（huà），但反硝化速（sù）率*慢。

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

       ②反硝化反應（yīng）*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（jiāng）大幅度（dù）下降。

       ③反硝（xiāo）化反應*適宜的溫度是20~40℃。低於15℃反硝化反應速率（lǜ）降低，為了保持一（yī）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（liú）時間等措施。

       ④反硝化（huà）菌屬於異養兼性厭氧菌，在無分子氧但（dàn）存在硝酸和亞（yà）硝酸離子的條件下，一方麵，它們能夠利用（yòng）這些離子中的氧進（jìn）行呼吸，使硝酸鹽還原；另一方麵，因為反（fǎn）硝化菌體內的某些（xiē）酶係（xì）統組分隻有（yǒu）在有氧條件下才能合成，所以反硝（xiāo）化菌適宜在厭氧、好氧條件交替（tì）下進行，故溶解（jiě）氧應控製在0.5mg/以（yǐ）下。