AO工藝(yi)通常是在常規的好(hao)(hao)(hao)(hao)氧活(huo)性(xing)污泥法處理系(xi)統前(qian)，增加一段缺(que)氧生(sheng)物處理過程。在好(hao)(hao)(hao)(hao)氧段，好(hao)(hao)(hao)(hao)氧微生(sheng)物氧化(hua)(hua)(hua)分解污水中的BOD5，同時進(jin)(jin)行硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)反(fan)應(ying)，有機(ji)氮(dan)(dan)(dan)和(he)氨氮(dan)(dan)(dan)，在好(hao)(hao)(hao)(hao)氧段轉化(hua)(hua)(hua)為硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)氮(dan)(dan)(dan)并回流到缺(que)氧段，其中的反(fan)硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)細菌利用化(hua)(hua)(hua)合態(tai)氮(dan)(dan)(dan)和(he)污水中的有機(ji)碳進(jin)(jin)行反(fan)硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)反(fan)應(ying)，使化(hua)(hua)(hua)合態(tai)氮(dan)(dan)(dan)變(bian)成分子態(tai)氮(dan)(dan)(dan)，同時去除碳和(he)氫的效果。這里著(zhu)重介紹生(sheng)物脫氮(dan)(dan)(dan)原理。
（1）生物脫氮的基本(ben)原(yuan)理：
傳統的生物脫氮機理認為：脫氮過程一般包括氨化、硝化和反硝化三個過程。
①氨化（ Ammonification）：廢水中的含氮有(you)機(ji)物(wu)，在(zai)生物(wu)處理過程(cheng)中被好(hao)氧(yang)(yang)或厭氧(yang)(yang)異養(yang)型微生物(wu)氧(yang)(yang)化(hua)分解為氨氮的過程(cheng)。
②硝化（ Nitrification）：廢水中的氨氮在硝(xiao)化(hua)菌（好氧自(zi)養型微(wei)生物）的作用下被轉(zhuan)化(hua)為NO2和NO3的過程。
③反硝化（ Denitrification）：廢(fei)水中的(de)NO2和NO3在缺氧(yang)條件下(xia)以及反硝化(hua)菌（兼性(xing)異養型(xing)細菌）的(de)作用下(xia)被還原為N2的(de)過程，其中硝化(hua)反應分為兩步進行：亞硝化(hua)和硝化(hua)。硝化(hua)反應過程方程式如下(xia)所示：①亞(ya)硝化反應：NH4++1.5O2→NO2-+H2O+2H+③總的硝化反應：NH4++2O2→NO3-+H2O+2H+反(fan)硝化反(fan)應(ying)過程分三步進行，反(fan)應(ying)方程式如(ru)下所示(shi)（以甲醇為電子供體為例）：第一步：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(shu)脫氮(dan)(dan)原理(li)外，還有一種短(duan)程(cheng)反(fan)硝(xiao)化作(zuo)用(yong)可(ke)以脫氮(dan)(dan)，即氨氮(dan)(dan)在O池中(zhong)未(wei)被(bei)完全硝(xiao)化生(sheng)成(cheng)NO3-，而是(shi)生(sheng)成(cheng)了(le)大(da)量的NO2-N，但在A池NO2同樣被(bei)作(zuo)為(wei)受氫體而進(jin)行脫氮(dan)(dan)（上述(shu)第二(er)步(bu)可(ke)知）；再者(zhe)在A池NO2-同樣也(ye)可(ke)和NH4+進(jin)行脫氮(dan)(dan)，即短(duan)程(cheng)反(fan)硝(xiao)化的過程(cheng)可(ke)以表示(shi)為(wei)：NH4++NO2→N2+2H2O。
（2）A/O脫(tuo)氮工藝主(zhu)要特征
將脫氮(dan)池(chi)設置在去碳(tan)(tan)(tan)硝(xiao)化過(guo)程(cheng)的(de)前端(duan)，一(yi)方面使(shi)(shi)脫氮(dan)過(guo)程(cheng)能直接利用進水中的(de)有(you)機碳(tan)(tan)(tan)源而可以省去外加碳(tan)(tan)(tan)源；另一(yi)方面，則通過(guo)硝(xiao)化池(chi)混合液的(de)回流而使(shi)(shi)其中的(de)NO3-在脫氮(dan)池(chi)中進行反(fan)硝(xiao)化，且利用了(le)短程(cheng)硝(xiao)化-反(fan)硝(xiao)化以及短程(cheng)硝(xiao)化厭氧氨氧化等工(gong)藝特點。因此工藝內回(hui)流(liu)比(bi)的(de)控制(zhi)是較為重要的(de)，因為如內回(hui)流(liu)比(bi)過低(di)(di)，則將(jiang)導(dao)致脫氮(dan)池(chi)中BOD5/NO3-過高，從而使(shi)反(fan)(fan)硝化菌(jun)無足(zu)夠(gou)的(de)NO3-或NO2-作(zuo)電子受(shou)體(ti)而影(ying)響反(fan)(fan)硝化速率；如內回(hui)流(liu)比(bi)過高，則將(jiang)導(dao)致BOD5/NO3-或BOD5/NO3-等過低(di)(di)，同(tong)樣將(jiang)因反(fan)(fan)硝化菌(jun)得(de)不到足(zu)夠(gou)的(de)碳源作(zuo)電子供體(ti)而抑制(zhi)反(fan)(fan)硝化菌(jun)的(de)生長(chang)。A/O工(gong)藝中(zhong)因(yin)只有一(yi)(yi)個污泥回流系統，因(yin)而使(shi)(shi)好氧異(yi)養(yang)菌、反硝化(hua)菌和硝化(hua)菌都(dou)處(chu)于缺氧/好氧交替的(de)環境中(zhong)，這(zhe)樣構成的(de)一(yi)(yi)種混(hun)合菌群(qun)系統，可使(shi)(shi)不同(tong)菌屬在(zai)不同(tong)的(de)條件下充(chong)分發揮它們的(de)優勢。將反(fan)(fan)(fan)(fan)硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)過(guo)(guo)(guo)(guo)程(cheng)(cheng)前置的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)另—個優點(dian)是(shi)可以借助于(yu)反(fan)(fan)(fan)(fan)硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)過(guo)(guo)(guo)(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)產(chan)生的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)堿(jian)度來實現(xian)對硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)過(guo)(guo)(guo)(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)對堿(jian)度消耗的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)內部補(bu)充作用(yong)(yong)(yong)。在(zai)脫氮反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)池（A段）中(zhong)，進入脫氮池的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)廢水中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)COD、BOD5和(he)氨氮的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)濃度在(zai)反(fan)(fan)(fan)(fan)硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)菌的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)作用(yong)(yong)(yong)下均(jun)有所(suo)下降(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)（COD和(he)BOD5的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)下降(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)是(shi)由(you)(you)反(fan)(fan)(fan)(fan)硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)菌在(zai)反(fan)(fan)(fan)(fan)硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)反(fan)(fan)(fan)(fan)過(guo)(guo)(guo)(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)對碳源的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)利用(yong)(yong)(yong)所(suo)致(zhi)），而氨氮的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)下降(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)則(ze)是(shi)由(you)(you)反(fan)(fan)(fan)(fan)硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)菌的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)微生物細胞合成(cheng)(cheng)作用(yong)(yong)(yong)以及(ji)短程(cheng)(cheng)硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)-厭氧氨氧化(hua)(hua)(hua)所(suo)致(zhi)），NO3-N的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)濃度則(ze)因(yin)反(fan)(fan)(fan)(fan)硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)作用(yong)(yong)(yong)而有大(da)(da)幅度下降(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)；在(zai)硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)池（O段）中(zhong)，隨(sui)硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)作用(yong)(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)迸(beng)行(xing)，NO3-的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)濃度快速(su)上升，而通(tong)過(guo)(guo)(guo)(guo)內循(xun)環大(da)(da)比例的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)回流，反(fan)(fan)(fan)(fan)硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)段的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)NO3-N含量通(tong)過(guo)(guo)(guo)(guo)反(fan)(fan)(fan)(fan)硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)菌的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)作用(yong)(yong)(yong)明顯下降(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)，COD和(he)BOD5則(ze)在(zai)異(yi)養菌的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)作用(yong)(yong)(yong)下不(bu)(bu)斷下降(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)。氨氮濃度的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)下降(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)速(su)率并不(bu)(bu)與(yu)NO3-濃度的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)上升相適應(ying)(ying)，這主要(yao)是(shi)由(you)(you)于(yu)異(yi)養菌對有機(ji)物的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)氨化(hua)(hua)(hua)而產(chan)生的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)補(bu)償(chang)作用(yong)(yong)(yong)造成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)。與傳(chuan)統的(de)生物(wu)脫氮工藝相比(bi)，A/O系統不必投加外碳(tan)源(yuan)，可充分利(li)用原污水中的(de)有(you)機物(wu)作(zuo)碳(tan)源(yuan)進行反硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)，同時(shi)達到(dao)降低BOD5和(he)脫氮的(de)目的(de)；AO系統中缺(que)氧反硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)段設在(zai)好氧硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)段之前(qian)，因而當原水中堿(jian)度(du)不足時(shi)，可利(li)用反硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)過程(cheng)(cheng)中產(chan)生的(de)堿(jian)度(du)來補充硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)過程(cheng)(cheng)中對堿(jian)度(du)的(de)消耗。此(ci)外，AO工藝中只(zhi)有(you)一(yi)個(ge)污泥回流(liu)系統，混合(he)菌群交替處于缺(que)氧和(he)好氧狀態及(ji)有(you)機物(wu)濃度(du)高和(he)低的(de)條(tiao)件，有(you)利(li)于改善污泥的(de)沉降性能及(ji)控制污泥的(de)膨脹。
（3）硝化(hua)反(fan)應主(zhu)要(yao)影響因素與控(kong)制要(yao)求
①好氧(yang)條件，并保(bao)持(chi)一(yi)定的(de)(de)(de)堿(jian)度(du)。氧(yang)是(shi)硝化反(fan)(fan)應(ying)的(de)(de)(de)電子受體(ti)，硝化池(chi)內溶(rong)解(jie)氧(yang)的(de)(de)(de)高(gao)低，必將(jiang)影響(xiang)硝化反(fan)(fan)應(ying)的(de)(de)(de)進(jin)程，溶(rong)解(jie)氧(yang)質量濃度(du)一(yi)般維(wei)持(chi)在(zai)2~3mg/L，不得低于1mg/L，當溶(rong)解(jie)氧(yang)質量濃度(du)低于0.5~0.7mg/時，氨的(de)(de)(de)硝態反(fan)(fan)應(ying)將(jiang)受到抑(yi)制。除此之外，硝(xiao)化(hua)(hua)菌(jun)對pH值(zhi)(zhi)的變化(hua)(hua)十分敏感，為(wei)保持適宜(yi)pH值(zhi)(zhi)，廢水應保持足(zu)夠(gou)的堿度(du)以(yi)調節pH值(zhi)(zhi)的變化(hua)(hua)，對硝(xiao)化(hua)(hua)菌(jun)的適宜(yi)pH值(zhi)(zhi)為(wei)8.0-8.4。②混合(he)液(ye)中有機物(wu)含量不宜過(guo)高，否(fou)則(ze)硝(xiao)化菌難成為(wei)優勢菌種(zhong)。③硝(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)反(fan)應的(de)(de)(de)(de)適宜溫度(du)是20~35℃。當(dang)(dang)溫度(du)在5~35℃之間由(you)低向高逐(zhu)漸升高時(shi)，硝(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)反(fan)應的(de)(de)(de)(de)速(su)率將隨溫度(du)的(de)(de)(de)(de)升高而(er)加快，而(er)當(dang)(dang)溫度(du)低至5℃時(shi)，硝(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)反(fan)應完(wan)全(quan)停止。對(dui)于(yu)去(qu)碳和硝(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)在同一(yi)個(ge)池子中(zhong)完(wan)成的(de)(de)(de)(de)脫氮(dan)工藝而(er)言(yan)，溫度(du)對(dui)硝(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)速(su)率的(de)(de)(de)(de)影響更(geng)為(wei)(wei)明顯。當(dang)(dang)溫度(du)低于(yu)15℃時(shi)即發現硝(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)速(su)率迅速(su)下降(jiang)。低溫狀態對(dui)硝(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)細菌(jun)有(you)很強的(de)(de)(de)(de)抑制作用(yong)，如溫度(du)為(wei)(wei)12~14℃時(shi)，反(fan)應器出水常會出現亞硝(xiao)(xiao)(xiao)酸鹽積累的(de)(de)(de)(de)現象。因此，溫度(du)的(de)(de)(de)(de)控制是相(xiang)當(dang)(dang)重要的(de)(de)(de)(de)。④硝(xiao)化菌在(zai)硝(xiao)化池內(nei)的停(ting)留時(shi)間(jian)(jian)，即生物固體(ti)平均停(ting)留時(shi)間(jian)(jian)，必須大于最小的世(shi)代時(shi)間(jian)(jian)，否則(ze)硝(xiao)化菌會從系統中流失殆(dai)盡(jin)。⑤有害物質的控制。除重金屬外，對硝化反應產生抑制作用的物質有高濃度NH4+-N、高濃度有機基質以及絡合陽離子等。
（4）反硝化反應主(zhu)要(yao)影(ying)響因(yin)素與控制要(yao)求
①碳源（C/N）的控制。生物脫(tuo)氮的反硝化(hua)過程中，需要一定數量的碳源以(yi)保證一定的碳氮比，而使反硝化(hua)反應能順(shun)利地進行。碳(tan)源(yuan)的(de)控(kong)制包(bao)括碳(tan)源(yuan)種(zhong)類(lei)的(de)選擇、碳(tan)源(yuan)需求量及供給(gei)方(fang)式等(deng)，反硝化(hua)菌碳(tan)源(yuan)的(de)供給(gei)可用(yong)外加碳(tan)源(yuan)的(de)方(fang)法(fa)（如傳統脫氮工(gong)藝）、利用(yong)原(yuan)廢水(shui)中的(de)有機碳(tan)（如前置反硝化(hua)工(gong)藝等(deng)）的(de)方(fang)法(fa)來實現。反硝化(hua)的(de)碳(tan)源(yuan)可(ke)分(fen)為三類：第一(yi)類為外加碳(tan)源(yuan)，如甲(jia)醇(chun)、乙(yi)醇(chun)、葡萄(tao)糖、淀(dian)粉、蛋白質(zhi)等(deng)，但以甲(jia)醇(chun)為主；第二類為原(yuan)廢水中的(de)有機(ji)碳(tan)為細胞(bao)物質(zhi)，細菌(jun)利用細胞(bao)成分(fen)進行內源(yuan)反硝化(hua)，但反硝化(hua)速率最慢。當原廢(fei)水中的(de)BOD5與TKN（總(zong)凱氏(shi)氨）之比在5~8時(shi)，BOD5與TKN之比大于3~5時(shi)，可(ke)認為碳源充足。如需(xu)外加碳源，多采用甲醇，因甲醇被分解后產物(wu)為CO2、H2O，不留任何難降解的(de)產物(wu)。②反硝(xiao)化(hua)(hua)反應最適(shi)宜的pH值為8~8.6，pH值高于8.6或低于6，反硝(xiao)化(hua)(hua)速率(lv)將(jiang)大幅度下降。③反硝(xiao)化反應最適宜的溫度是20~40℃。低于(yu)15℃反硝(xiao)化反應速率降低，為了保(bao)持一定的反應速率，在冬季時采(cai)用降低處理(li)負荷、提高生物固體平均停留時間以及水力停留時間等措施。④反硝(xiao)(xiao)化菌屬于異養兼(jian)性厭(yan)氧菌，在(zai)(zai)(zai)無分子氧但存在(zai)(zai)(zai)硝(xiao)(xiao)酸(suan)和亞硝(xiao)(xiao)酸(suan)離子的(de)條件下，一(yi)(yi)方面，它們能(neng)夠利(li)用這(zhe)些離子中的(de)氧進行呼吸(xi)，使(shi)硝(xiao)(xiao)酸(suan)鹽還原；另一(yi)(yi)方面，因為反硝(xiao)(xiao)化菌體內的(de)某些酶系(xi)統組分只有在(zai)(zai)(zai)有氧條件下才能(neng)合成(cheng)，所(suo)以反硝(xiao)(xiao)化菌適宜(yi)在(zai)(zai)(zai)厭(yan)氧、好(hao)氧條件交替下進行，故溶解(jie)氧應控(kong)制在(zai)(zai)(zai)0.5mg/以下。