AO工（gōng）藝通常是在常規的（de）好氧活性汙泥法處理係統前，增加一段缺氧生物處理過程。在好氧段，好氧微生（shēng）物氧化分解汙（wū）水中的BOD5，同時進行硝化反應，有機氮和氨氮，在好（hǎo）氧段轉（zhuǎn）化為硝化氮並（bìng）回（huí）流到（dào）缺氧段，其中的反硝化細菌利用化和態氮和汙水中的有機碳進行反硝化反（fǎn）應，使化合態（tài）氮變成分子態氮，同時去除碳和氫的效果。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（lǐ）認為：脫氮過程一般（bān）包括氨化、硝化（huà）和反硝化（huà）三個過程。

       ①氨化（huà）（ Ammonification）：廢（fèi）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為氨氮的過程。

       ②硝化（ Nitrification）：廢水（shuǐ）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反硝化（ Denitrification）：廢水（shuǐ）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（yòng）下（xià）被還原為N2的過（guò）程，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（rú）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進（jìn）行，反（fǎn）應方程（chéng）式如（rú）下所示（以甲醇為電子供體為例（lì））：

       *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（chú）了上述脫氮原理外，還有一種短（duǎn）程反硝化作用可以脫（tuō）氮，即氨氮在O池中未被完全（quán）硝（xiāo）化生成NO3-，而是生成了大量的NO2-N，但在A池NO2同樣被作為受氫體而進行（háng）脫氮（上述第二步可知）；再者在A池NO2-同樣也可和（hé）NH4+進行脫氮（dàn），即短程反硝化的過程可以表示為：NH4++NO2→N2+2H2O。

       （2）A/O脫（tuō）氮工藝主（zhǔ）要特征

       將脫氮池設置在去碳硝化過程（chéng）的前端，一方麵使脫氮過程能直接（jiē）利用進水中（zhōng）的有機碳源而可以省（shěng）去外加碳（tàn）源（yuán）；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（duǎn）程硝化-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是較為重（chóng）要的，因為如內回（huí）流比過低，則將導致脫氮池（chí）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）反硝化菌得不到足夠的碳源作電子（zǐ）供體而（ér）抑製反硝化菌的（de）生長。

       A/O工藝中因隻有（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氧/好（hǎo）氧交替的環境中，這樣構成的（de）一種混合菌群係統，可使不（bú）同菌屬在不（bú）同的條件下充分發揮它們的優勢。

       將反硝化過程前置的另—個優點是可以借助於反硝化過程中產生的堿度來實現對硝化過程中（zhōng）對堿（jiǎn）度消耗的內部補充作用。在脫氮反應池（A段）中，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（zuò）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（duì）碳源的利用所致），而氨氮的下降則是由反硝化菌的微生物（wù）細胞合成作用以及短程硝化-厭氧氨氧化所（suǒ）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（chí）（O段）中，隨硝化作用的迸行（háng），NO3-的（de）濃度快速上升，而通過內循環大比例的回流，反（fǎn）硝化段的NO3-N含量通過反硝化菌（jun1）的作用明顯下降，COD和BOD5則（zé）在異養菌的作用下不（bú）斷下降。氨氮濃度的下降速率並不與NO3-濃度的上升相適（shì）應，這主要（yào）是由於異養菌對有機物的氨化（huà）而產生的補償作用造（zào）成的。

       與傳統的生物脫氮工（gōng）藝相比，A/O係統不必投（tóu）加外碳源，可充分利用原汙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（de）；AO係統中缺氧反硝化段設在好氧硝（xiāo）化段之前，因而當原（yuán）水中堿度不足時，可（kě）利用反硝化過程中產生的堿度來補充硝化過程中對堿度的（de）消耗。此外，AO工藝中隻有一個汙泥回流係統，混（hún）合菌群交替處於（yú）缺氧和好氧狀態及（jí）有機物濃（nóng）度高和低的條件，有利（lì）於改善汙泥的沉降性能（néng）及控製汙泥的（de）膨脹。

       （3）硝化反應主要（yào）影（yǐng）響因素與控製要（yào）求

       ①好氧條（tiáo）件，並保（bǎo）持一定的堿度。氧是硝化反應的電子受體（tǐ），硝化池內溶解氧的高低，必將（jiāng）影響硝化反應的進（jìn）程，溶解氧質量（liàng）濃度一般維（wéi）持在2~3mg/L，不得低於1mg/L，當溶解氧質量濃度低於0.5~0.7mg/時，氨的硝態反應將受（shòu）到抑製。

       除此之外，硝化（huà）菌對pH值的變化十分敏感，為（wéi）保（bǎo）持適宜pH值（zhí），廢水應保持足夠的（de）堿度以（yǐ）調節pH值（zhí）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不（bú）宜過高，否則硝化菌難成為優勢菌（jun1）種。

       ③硝化（huà）反應（yīng）的適宜溫度是20~35℃。當溫度（dù）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（dāng）溫度低至5℃時，硝化反應完全停止。對於去碳和硝化在（zài）同一個池（chí）子中完成的脫氮工藝而言，溫度對硝化速率的影響更（gèng）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（zhuàng）態對硝化（huà）細菌有很強的抑製作用，如溫度為12~14℃時，反應器出水常會出現亞硝酸鹽（yán）積（jī）累的現象（xiàng）。因此，溫度的控（kòng）製時相當重要的，

       ④硝化菌在硝化池內的停留時間，即生物固（gù）體平均停留時間，必須大於*小的世代（dài）時間，否（fǒu）則硝化菌會從係統中流失殆盡。

       ⑤有害物質的控製。除重金屬外，對硝化反應產生抑製（zhì）作用的物質有高濃度NH4+-N、高濃度（dù）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（yuán）以保證一定的碳氮比，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）供給可用外加碳源的方法（如傳統脫氮工藝（yì））、利用原廢水中的有機碳（如（rú）前置反（fǎn）硝化工藝等）的（de）方（fāng）法來（lái）實現。

       反硝化的碳源可分為三類：*類（lèi）為外加碳源，如甲醇、乙醇、葡萄糖（táng）、澱粉、蛋白質等（děng），但以甲醇為主；第二類（lèi）為原廢水（shuǐ）中的有機碳為細胞物質，細（xì）菌利用細胞成分進行內源反硝化，但反硝化（huà）速率*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（shí），可認為碳源充足。如需外加碳源（yuán），多采用甲醇，因（yīn）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*適宜的pH值為8~8.6，pH值高於8.6或（huò）低於6，反硝化速率將大幅度下降。

       ③反硝化反應*適宜的（de）溫度是20~40℃。低於（yú）15℃反（fǎn）硝化反應速率降低，為了（le）保（bǎo）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（gù）體平（píng）均停留時間以及水力停留時間（jiān）等措施（shī）。

       ④反硝化菌（jun1）屬於異養兼性厭氧菌，在無分子（zǐ）氧（yǎng）但存在硝酸和亞硝酸離子（zǐ）的條（tiáo）件下（xià），一方麵（miàn），它們能（néng）夠利（lì）用這些離子中的氧進行呼（hū）吸，使（shǐ）硝酸鹽還原；另一方（fāng）麵，因為反硝化菌體內的某（mǒu）些酶係統組分隻有在有氧條件下（xià）才能合成，所以反硝化菌適宜在厭氧、好氧條件交替下進行，故溶解氧應（yīng）控製在0.5mg/以下。