AO工藝(yi)通常是(shi)在常規的(de)(de)(de)好(hao)(hao)氧(yang)活性污(wu)泥(ni)法處理(li)系統前，增(zeng)加一段缺氧(yang)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)處理(li)過程(cheng)。在好(hao)(hao)氧(yang)段，好(hao)(hao)氧(yang)微生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)氧(yang)化(hua)分解污(wu)水(shui)(shui)中的(de)(de)(de)BOD5，同時進(jin)行硝(xiao)化(hua)反(fan)(fan)應，有(you)機氮(dan)(dan)(dan)(dan)和氨氮(dan)(dan)(dan)(dan)，在好(hao)(hao)氧(yang)段轉化(hua)為硝(xiao)化(hua)氮(dan)(dan)(dan)(dan)并回流到(dao)缺氧(yang)段，其(qi)中的(de)(de)(de)反(fan)(fan)硝(xiao)化(hua)細菌利用化(hua)合態氮(dan)(dan)(dan)(dan)和污(wu)水(shui)(shui)中的(de)(de)(de)有(you)機碳(tan)進(jin)行反(fan)(fan)硝(xiao)化(hua)反(fan)(fan)應，使(shi)化(hua)合態氮(dan)(dan)(dan)(dan)變成分子(zi)態氮(dan)(dan)(dan)(dan)，同時去除碳(tan)和氫的(de)(de)(de)效果。這里(li)著重介紹生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)脫氮(dan)(dan)(dan)(dan)原理(li)。
（1）生物(wu)脫氮的基本原理：
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(hua)（ Ammonification）：廢水中的含氮有機物，在生(sheng)(sheng)物處理過程中被好氧(yang)或(huo)厭氧(yang)異(yi)養型微生(sheng)(sheng)物氧(yang)化分(fen)解為氨氮的過程。
②硝化（ Nitrification）：廢水中的氨氮在硝化菌（好(hao)氧自養型微(wei)生(sheng)物）的作用(yong)下被轉化為NO2二和(he)NO3的過程。
③反硝化（ Denitrification）：廢水中(zhong)的NO2和NO3在缺氧條(tiao)件下以及反(fan)硝(xiao)(xiao)化菌（兼(jian)性異(yi)養型(xing)細(xi)菌）的作(zuo)用下被還原為N2的過程，其(qi)中(zhong)硝(xiao)(xiao)化反(fan)應分為兩(liang)步(bu)進行：亞硝(xiao)(xiao)化和硝(xiao)(xiao)化。硝(xiao)(xiao)化反(fan)應過程方程式如下所示：
①亞硝(xiao)化反(fan)應：NH4++1.5O2→NO2-+H2O+2H+
②硝化反應：NO2-+0.5O2→NO3-
③總的硝(xiao)化反應(ying)：NH4++2O2→NO3-+H2O+2H+
反硝化反應(ying)過程分三步(bu)進行(xing)，反應(ying)方(fang)程式(shi)如下所示（以甲醇(chun)為(wei)電子供體為(wei)例）：
第一步(bu)：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(dan)原理外，還有一(yi)種短程(cheng)反硝化(hua)作(zuo)用可(ke)以(yi)(yi)脫氮(dan)，即氨氮(dan)在O池(chi)(chi)(chi)中(zhong)未被完全硝化(hua)生(sheng)(sheng)成(cheng)NO3-，而(er)是生(sheng)(sheng)成(cheng)了大量的NO2-N，但在A池(chi)(chi)(chi)NO2同(tong)樣被作(zuo)為受氫體(ti)而(er)進行脫氮(dan)（上述第二步可(ke)知(zhi)）；再(zai)者(zhe)在A池(chi)(chi)(chi)NO2-同(tong)樣也可(ke)和NH4+進行脫氮(dan)，即短程(cheng)反硝化(hua)的過程(cheng)可(ke)以(yi)(yi)表示為：NH4++NO2→N2+2H2O。
（2）A/O脫氮(dan)工藝主要(yao)特征
將脫氮(dan)池設置在去(qu)碳硝(xiao)化過(guo)程的(de)(de)前端(duan)，一(yi)方(fang)面使脫氮(dan)過(guo)程能直接利用進水(shui)中(zhong)的(de)(de)有機碳源而可以(yi)省去(qu)外加碳源；另一(yi)方(fang)面，則(ze)通過(guo)消化池混合液(ye)的(de)(de)回流而使其中(zhong)的(de)(de)NO3-在脫氮(dan)池中(zhong)進行反硝(xiao)化，且利用了短程硝(xiao)化-反硝(xiao)化以(yi)及短程硝(xiao)化厭(yan)氧(yang)氨(an)氧(yang)化等工藝特點(dian)。
因(yin)此工藝(yi)內(nei)回(hui)流(liu)(liu)比的(de)(de)控制(zhi)是較為(wei)(wei)重要的(de)(de)，因(yin)為(wei)(wei)如內(nei)回(hui)流(liu)(liu)比過(guo)低，則(ze)將導致(zhi)脫(tuo)氮池中BOD5/NO3-過(guo)高，從而使(shi)反(fan)(fan)硝(xiao)化(hua)(hua)菌(jun)(jun)無足夠的(de)(de)NO3-或NO2-作電(dian)(dian)子受體(ti)而影(ying)響反(fan)(fan)硝(xiao)化(hua)(hua)速率；如內(nei)回(hui)流(liu)(liu)比過(guo)高，則(ze)將導致(zhi)BOD5/NO3-或BOD5/NO3-等(deng)過(guo)低，同樣將因(yin)反(fan)(fan)硝(xiao)化(hua)(hua)菌(jun)(jun)得不到足夠的(de)(de)碳源作電(dian)(dian)子供(gong)體(ti)而抑制(zhi)反(fan)(fan)硝(xiao)化(hua)(hua)菌(jun)(jun)的(de)(de)生長。
A/O工藝中(zhong)因只(zhi)有一個污泥(ni)回流系統，因而使好(hao)氧異養菌(jun)、反硝化菌(jun)和硝化菌(jun)都處于缺氧/好(hao)氧交替的環境中(zhong)，這樣構成的一種混合菌(jun)群系統，可使不(bu)同(tong)菌(jun)屬在不(bu)同(tong)的條件下充分發揮它(ta)們的優勢(shi)。
將(jiang)反(fan)(fan)(fan)硝(xiao)化(hua)過程(cheng)前(qian)置的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)另—個優(you)點是(shi)可以借助于反(fan)(fan)(fan)硝(xiao)化(hua)過程(cheng)中(zhong)(zhong)產(chan)生的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)堿度(du)(du)(du)來(lai)實(shi)現對硝(xiao)化(hua)過程(cheng)中(zhong)(zhong)對堿度(du)(du)(du)消耗(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)內部補充作用(yong)(yong)。在(zai)脫(tuo)氮(dan)反(fan)(fan)(fan)應(ying)池（A段(duan)）中(zhong)(zhong)，進(jin)入脫(tuo)氮(dan)池的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)廢水(shui)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)COD、BOD5和氨氮(dan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)濃(nong)(nong)(nong)度(du)(du)(du)在(zai)反(fan)(fan)(fan)硝(xiao)化(hua)菌(jun)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)作用(yong)(yong)下(xia)均有(you)(you)所下(xia)降(jiang)（COD和BOD5的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)下(xia)降(jiang)是(shi)由反(fan)(fan)(fan)硝(xiao)化(hua)菌(jun)在(zai)反(fan)(fan)(fan)硝(xiao)化(hua)反(fan)(fan)(fan)過程(cheng)中(zhong)(zhong)對碳源的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)利(li)用(yong)(yong)所致(zhi)），而氨氮(dan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)下(xia)降(jiang)則是(shi)由反(fan)(fan)(fan)硝(xiao)化(hua)菌(jun)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)微生物細(xi)胞合成(cheng)作用(yong)(yong)以及短程(cheng)硝(xiao)化(hua)-厭(yan)氧(yang)氨氧(yang)化(hua)所致(zhi)），NO3-N的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)濃(nong)(nong)(nong)度(du)(du)(du)則因反(fan)(fan)(fan)硝(xiao)化(hua)作用(yong)(yong)而有(you)(you)大幅度(du)(du)(du)下(xia)降(jiang)；在(zai)硝(xiao)化(hua)反(fan)(fan)(fan)應(ying)池（O段(duan)）中(zhong)(zhong)，隨硝(xiao)化(hua)作用(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)迸行，NO3-的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)濃(nong)(nong)(nong)度(du)(du)(du)快速上升(sheng)，而通過內循環大比(bi)例的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)回流(liu)，反(fan)(fan)(fan)硝(xiao)化(hua)段(duan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)NO3-N含量通過反(fan)(fan)(fan)硝(xiao)化(hua)菌(jun)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)作用(yong)(yong)明顯下(xia)降(jiang)，COD和BOD5則在(zai)異養(yang)菌(jun)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)作用(yong)(yong)下(xia)不斷下(xia)降(jiang)。氨氮(dan)濃(nong)(nong)(nong)度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)下(xia)降(jiang)速率并(bing)不與NO3-濃(nong)(nong)(nong)度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)上升(sheng)相適應(ying)，這主要(yao)是(shi)由于異養(yang)菌(jun)對有(you)(you)機物的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)氨化(hua)而產(chan)生的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)補償作用(yong)(yong)造成(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)。
與傳統(tong)的(de)(de)生(sheng)物脫氮工藝相比，A/O系(xi)(xi)統(tong)不(bu)(bu)必投加外碳源，可(ke)充分利(li)用(yong)原(yuan)污水中(zhong)的(de)(de)有機(ji)物作碳源進(jin)行(xing)反(fan)硝化(hua)，同時達到降(jiang)低(di)BOD5和(he)脫氮的(de)(de)目的(de)(de)；AO系(xi)(xi)統(tong)中(zhong)缺氧(yang)反(fan)硝化(hua)段設在好氧(yang)硝化(hua)段之前(qian)，因而當原(yuan)水中(zhong)堿度不(bu)(bu)足時，可(ke)利(li)用(yong)反(fan)硝化(hua)過(guo)(guo)程中(zhong)產(chan)生(sheng)的(de)(de)堿度來補充硝化(hua)過(guo)(guo)程中(zhong)對堿度的(de)(de)消耗。此外，AO工藝中(zhong)只有一個污泥(ni)(ni)回流系(xi)(xi)統(tong)，混合菌群交替處(chu)于(yu)缺氧(yang)和(he)好氧(yang)狀態及有機(ji)物濃(nong)度高和(he)低(di)的(de)(de)條(tiao)件，有利(li)于(yu)改善(shan)污泥(ni)(ni)的(de)(de)沉降(jiang)性能及控制污泥(ni)(ni)的(de)(de)膨脹(zhang)。
（3）硝化反(fan)應主(zhu)要(yao)影響因素與控制要(yao)求(qiu)
①好氧條件，并保持(chi)一定的(de)堿(jian)度(du)。氧是(shi)硝化反(fan)(fan)應(ying)的(de)電子受體(ti)，硝化池內溶解氧的(de)高低，必將影響硝化反(fan)(fan)應(ying)的(de)進(jin)程，溶解氧質(zhi)量(liang)濃(nong)度(du)一般維持(chi)在2~3mg/L，不得低于1mg/L，當溶解氧質(zhi)量(liang)濃(nong)度(du)低于0.5~0.7mg/時，氨的(de)硝態反(fan)(fan)應(ying)將受到抑制。除(chu)此之外，硝化菌(jun)對(dui)pH值(zhi)的變化十分敏感，為(wei)保持適宜(yi)pH值(zhi)，廢水應(ying)保持足夠(gou)的堿度以調節pH值(zhi)的變化，對(dui)硝化菌(jun)的適宜(yi)pH值(zhi)為(wei)8.0-8.4。
②混合液中有機物含量不宜(yi)過(guo)高，否(fou)則硝化菌(jun)難成(cheng)為優勢菌(jun)種(zhong)。
③硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)反應(ying)的(de)適宜溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)是20~35℃。當(dang)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)在5~35℃之間由低(di)向高(gao)逐漸(jian)升高(gao)時，硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)反應(ying)的(de)速(su)率將隨溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)的(de)升高(gao)而(er)加快(kuai)，而(er)當(dang)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)低(di)至(zhi)5℃時，硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)反應(ying)完全(quan)停止。對(dui)于去碳和硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)在同一個池子中完成(cheng)的(de)脫氮工藝而(er)言，溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)對(dui)硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)速(su)率的(de)影響更為明顯(xian)。當(dang)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)低(di)于15℃時即發現硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)速(su)率迅速(su)下降。低(di)溫(wen)(wen)(wen)狀態對(dui)硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)細菌有很(hen)強的(de)抑制作用，如溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)為12~14℃時，反應(ying)器出水常會出現亞硝(xiao)(xiao)酸鹽(yan)積(ji)累的(de)現象。因(yin)此，溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)的(de)控制是相當(dang)重要的(de)。
④硝化(hua)(hua)菌(jun)在硝化(hua)(hua)池內的(de)停(ting)留時(shi)間，即生物固體平均停(ting)留時(shi)間，必須(xu)大于最小的(de)世代時(shi)間，否則硝化(hua)(hua)菌(jun)會(hui)從系統(tong)中流(liu)失殆盡。
⑤有害物質的控制。除(chu)重金屬外(wai)，對(dui)硝化反應產生抑制作用的物質有高濃度NH4+-N、高濃度有機(ji)基質以及絡合(he)陽離(li)子(zi)等。
（4）反硝化反應(ying)主要影(ying)響因素與(yu)控制要求
①碳源（C/N）的(de)控制。生(sheng)物脫(tuo)氮的(de)反(fan)硝(xiao)化過程中(zhong)，需要一定(ding)數量的(de)碳源以(yi)保證一定(ding)的(de)碳氮比(bi)，而使反(fan)硝(xiao)化反(fan)應能順利地進行。碳(tan)源(yuan)(yuan)的(de)(de)控制(zhi)包括(kuo)碳(tan)源(yuan)(yuan)種類的(de)(de)選擇、碳(tan)源(yuan)(yuan)需(xu)求量(liang)及供(gong)給(gei)方(fang)式等，反(fan)硝化菌(jun)碳(tan)源(yuan)(yuan)的(de)(de)供(gong)給(gei)可(ke)用外加碳(tan)源(yuan)(yuan)的(de)(de)方(fang)法(fa)（如(ru)傳統(tong)脫氮工藝(yi)）、利用原廢水中的(de)(de)有(you)機碳(tan)（如(ru)前置反(fan)硝化工藝(yi)等）的(de)(de)方(fang)法(fa)來實(shi)現(xian)。反(fan)硝化的(de)碳(tan)(tan)源可分為(wei)(wei)三類：第一(yi)類為(wei)(wei)外(wai)加碳(tan)(tan)源，如甲(jia)醇、乙醇、葡萄糖、淀粉、蛋白質(zhi)等，但以甲(jia)醇為(wei)(wei)主；第二(er)類為(wei)(wei)原廢水中的(de)有機碳(tan)(tan)為(wei)(wei)細胞(bao)(bao)物質(zhi)，細菌利(li)用細胞(bao)(bao)成分進行內源反(fan)硝化，但反(fan)硝化速(su)率最慢。當原(yuan)廢(fei)水(shui)中的(de)BOD5與TKN（總凱氏氨）之比在(zai)5~8時，BOD5與TKN之比大于3~5時，可認為碳(tan)源(yuan)充足。如需外加(jia)碳(tan)源(yuan)，多(duo)采用(yong)甲(jia)醇，因甲(jia)醇被(bei)分(fen)解(jie)后產(chan)物為CO2、H2O，不留任何難降解(jie)的(de)產(chan)物。
②反(fan)(fan)硝(xiao)化反(fan)(fan)應最(zui)適(shi)宜的pH值為8~8.6，pH值高(gao)于8.6或低于6，反(fan)(fan)硝(xiao)化速率(lv)將大幅度下降(jiang)。
③反(fan)硝(xiao)化反(fan)應(ying)(ying)(ying)最適宜的溫度是(shi)20~40℃。低(di)于15℃反(fan)硝(xiao)化反(fan)應(ying)(ying)(ying)速(su)率降(jiang)低(di)，為了保(bao)持(chi)一定的反(fan)應(ying)(ying)(ying)速(su)率，在冬季時(shi)(shi)采(cai)用降(jiang)低(di)處理負荷(he)、提高生物固體平均停(ting)留(liu)時(shi)(shi)間以及水力停(ting)留(liu)時(shi)(shi)間等措(cuo)施。
④反(fan)硝(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)菌(jun)屬于異養兼性厭(yan)氧(yang)菌(jun)，在(zai)無分子氧(yang)但存在(zai)硝(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)和亞硝(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)離(li)子的條(tiao)件下(xia)(xia)，一方(fang)面，它們(men)能夠利用這些離(li)子中的氧(yang)進行呼(hu)吸，使硝(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)鹽還原(yuan)；另一方(fang)面，因為(wei)反(fan)硝(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)菌(jun)體內的某些酶系統組分只有在(zai)有氧(yang)條(tiao)件下(xia)(xia)才(cai)能合成，所以(yi)反(fan)硝(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)菌(jun)適宜在(zai)厭(yan)氧(yang)、好氧(yang)條(tiao)件交(jiao)替下(xia)(xia)進行，故(gu)溶(rong)解氧(yang)應控制(zhi)在(zai)0.5mg/以(yi)下(xia)(xia)。