AO工(gong)藝通(tong)常(chang)是在常(chang)規的(de)好(hao)氧(yang)(yang)活(huo)性污(wu)泥法處理(li)系統前(qian)，增加一段(duan)缺(que)氧(yang)(yang)生(sheng)物處理(li)過程。在好(hao)氧(yang)(yang)段(duan)，好(hao)氧(yang)(yang)微生(sheng)物氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)分解(jie)污(wu)水(shui)(shui)中的(de)BOD5，同時進(jin)行硝(xiao)化(hua)(hua)(hua)反應，有(you)機氮和(he)(he)氨氮，在好(hao)氧(yang)(yang)段(duan)轉化(hua)(hua)(hua)為硝(xiao)化(hua)(hua)(hua)氮并(bing)回(hui)流到缺(que)氧(yang)(yang)段(duan)，其(qi)中的(de)反硝(xiao)化(hua)(hua)(hua)細菌利用化(hua)(hua)(hua)合(he)態氮和(he)(he)污(wu)水(shui)(shui)中的(de)有(you)機碳進(jin)行反硝(xiao)化(hua)(hua)(hua)反應，使化(hua)(hua)(hua)合(he)態氮變成分子態氮，同時去除碳和(he)(he)氫的(de)效果。這里著重介(jie)紹生(sheng)物脫氮原理(li)。
（1）生(sheng)物脫氮的基(ji)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(an)化（ Ammonification）：廢水中(zhong)的(de)含氮(dan)有(you)機物，在生(sheng)物處理(li)過程中(zhong)被好氧或厭氧異養(yang)型(xing)微生(sheng)物氧化(hua)分解為氨氮(dan)的(de)過程。
②硝化（ Nitrification）：廢水中的氨氮在硝化(hua)菌(jun)（好氧自(zi)養型(xing)微生物）的作(zuo)用下(xia)被轉化(hua)為NO2二(er)和NO3的過程。
③反硝化（ Denitrification）：廢水中的NO2和(he)NO3在缺氧條(tiao)件下(xia)(xia)以及反硝(xiao)(xiao)化菌(jun)（兼性異養(yang)型細菌(jun)）的作用(yong)下(xia)(xia)被還原為N2的過程，其中硝(xiao)(xiao)化反應分為兩步(bu)進行(xing)：亞硝(xiao)(xiao)化和(he)硝(xiao)(xiao)化。硝(xiao)(xiao)化反應過程方程式如下(xia)(xia)所示：
①亞硝化(hua)反應：NH4++1.5O2→NO2-+H2O+2H+
②硝化反應(ying)：NO2-+0.5O2→NO3-
③總的硝化反應(ying)：NH4++2O2→NO3-+H2O+2H+
反(fan)硝化反(fan)應過程(cheng)(cheng)分三步進行，反(fan)應方程(cheng)(cheng)式(shi)如下所示（以甲醇(chun)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)(le)上(shang)(shang)述(shu)脫(tuo)氮原理外，還有(you)一種短程(cheng)反(fan)硝化(hua)作(zuo)用可(ke)以脫(tuo)氮，即(ji)氨氮在O池中(zhong)未被完全硝化(hua)生(sheng)成(cheng)NO3-，而(er)是生(sheng)成(cheng)了(le)(le)大量的NO2-N，但在A池NO2同(tong)(tong)樣被作(zuo)為(wei)(wei)受氫體而(er)進行(xing)脫(tuo)氮（上(shang)(shang)述(shu)第二步(bu)可(ke)知(zhi)）；再(zai)者(zhe)在A池NO2-同(tong)(tong)樣也可(ke)和NH4+進行(xing)脫(tuo)氮，即(ji)短程(cheng)反(fan)硝化(hua)的過(guo)程(cheng)可(ke)以表示(shi)為(wei)(wei)：NH4++NO2→N2+2H2O。
（2）A/O脫(tuo)氮(dan)工藝主要特征
將(jiang)脫(tuo)(tuo)氮池(chi)設置(zhi)在(zai)去碳硝化過程的前端，一方面(mian)使(shi)脫(tuo)(tuo)氮過程能(neng)直接(jie)利用進水中的有機碳源而可以省去外(wai)加碳源；另一方面(mian)，則通過消化池(chi)混合液的回流而使(shi)其中的NO3-在(zai)脫(tuo)(tuo)氮池(chi)中進行反(fan)硝化，且利用了短(duan)程硝化-反(fan)硝化以及(ji)短(duan)程硝化厭氧氨氧化等工(gong)藝特點。
因此工藝(yi)內(nei)回(hui)(hui)流(liu)比的控制(zhi)是較為重(zhong)要的，因為如內(nei)回(hui)(hui)流(liu)比過低，則將導(dao)致脫氮池中BOD5/NO3-過高(gao)，從而(er)(er)(er)使反(fan)硝(xiao)(xiao)化菌無足(zu)夠(gou)的NO3-或(huo)NO2-作電子受體而(er)(er)(er)影響反(fan)硝(xiao)(xiao)化速率；如內(nei)回(hui)(hui)流(liu)比過高(gao)，則將導(dao)致BOD5/NO3-或(huo)BOD5/NO3-等過低，同樣將因反(fan)硝(xiao)(xiao)化菌得不到(dao)足(zu)夠(gou)的碳源作電子供體而(er)(er)(er)抑制(zhi)反(fan)硝(xiao)(xiao)化菌的生長。
A/O工藝中因只(zhi)有一(yi)(yi)個污泥回流系(xi)統，因而使(shi)好(hao)氧(yang)異養菌、反硝化菌和硝化菌都處于缺氧(yang)/好(hao)氧(yang)交替的環境中，這樣構(gou)成的一(yi)(yi)種(zhong)混合菌群系(xi)統，可使(shi)不(bu)同菌屬在不(bu)同的條件下充分發(fa)揮它們的優勢。
將反硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)過程(cheng)前(qian)置(zhi)的(de)(de)(de)(de)另—個優(you)點是(shi)可(ke)以借助(zhu)于反硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)過程(cheng)中產生(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)(de)堿度來實(shi)現對硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)過程(cheng)中對堿度消耗的(de)(de)(de)(de)內部補(bu)充作(zuo)用(yong)。在(zai)(zai)(zai)脫氮(dan)反應池（A段(duan)）中，進入脫氮(dan)池的(de)(de)(de)(de)廢(fei)水中的(de)(de)(de)(de)COD、BOD5和氨(an)氮(dan)的(de)(de)(de)(de)濃(nong)(nong)度在(zai)(zai)(zai)反硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)菌(jun)(jun)的(de)(de)(de)(de)作(zuo)用(yong)下均有(you)所(suo)下降（COD和BOD5的(de)(de)(de)(de)下降是(shi)由反硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)菌(jun)(jun)在(zai)(zai)(zai)反硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)反過程(cheng)中對碳源的(de)(de)(de)(de)利用(yong)所(suo)致(zhi)），而氨(an)氮(dan)的(de)(de)(de)(de)下降則是(shi)由反硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)菌(jun)(jun)的(de)(de)(de)(de)微生(sheng)(sheng)物細胞(bao)合成作(zuo)用(yong)以及短程(cheng)硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)-厭(yan)氧(yang)氨(an)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)所(suo)致(zhi)），NO3-N的(de)(de)(de)(de)濃(nong)(nong)度則因反硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)作(zuo)用(yong)而有(you)大幅度下降；在(zai)(zai)(zai)硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)反應池（O段(duan)）中，隨(sui)硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)作(zuo)用(yong)的(de)(de)(de)(de)迸行，NO3-的(de)(de)(de)(de)濃(nong)(nong)度快(kuai)速(su)上升，而通過內循環大比例的(de)(de)(de)(de)回流(liu)，反硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)段(duan)的(de)(de)(de)(de)NO3-N含(han)量通過反硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)菌(jun)(jun)的(de)(de)(de)(de)作(zuo)用(yong)明(ming)顯下降，COD和BOD5則在(zai)(zai)(zai)異(yi)(yi)養菌(jun)(jun)的(de)(de)(de)(de)作(zuo)用(yong)下不斷(duan)下降。氨(an)氮(dan)濃(nong)(nong)度的(de)(de)(de)(de)下降速(su)率并(bing)不與NO3-濃(nong)(nong)度的(de)(de)(de)(de)上升相(xiang)適應，這主(zhu)要是(shi)由于異(yi)(yi)養菌(jun)(jun)對有(you)機物的(de)(de)(de)(de)氨(an)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)而產生(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)(de)補(bu)償作(zuo)用(yong)造成的(de)(de)(de)(de)。
與傳統(tong)(tong)的(de)生物(wu)脫氮工(gong)藝相比，A/O系(xi)統(tong)(tong)不(bu)必投加(jia)外碳源，可充分利用(yong)原(yuan)污(wu)水中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)有(you)機物(wu)作(zuo)碳源進行(xing)反硝化(hua)，同(tong)時達到降(jiang)(jiang)低(di)(di)BOD5和脫氮的(de)目的(de)；AO系(xi)統(tong)(tong)中(zhong)(zhong)(zhong)缺氧(yang)反硝化(hua)段設在好氧(yang)硝化(hua)段之(zhi)前，因而(er)當原(yuan)水中(zhong)(zhong)(zhong)堿度(du)不(bu)足時，可利用(yong)反硝化(hua)過(guo)程中(zhong)(zhong)(zhong)產生的(de)堿度(du)來補充硝化(hua)過(guo)程中(zhong)(zhong)(zhong)對堿度(du)的(de)消(xiao)耗。此外，AO工(gong)藝中(zhong)(zhong)(zhong)只(zhi)有(you)一(yi)個污(wu)泥回流系(xi)統(tong)(tong)，混合菌群交替處(chu)于缺氧(yang)和好氧(yang)狀態及(ji)(ji)有(you)機物(wu)濃度(du)高和低(di)(di)的(de)條件(jian)，有(you)利于改善污(wu)泥的(de)沉降(jiang)(jiang)性能及(ji)(ji)控制污(wu)泥的(de)膨脹。
（3）硝化反應主要影(ying)響因素與(yu)控(kong)制要求(qiu)
①好氧(yang)(yang)(yang)條(tiao)件，并保持一定(ding)的(de)堿度(du)。氧(yang)(yang)(yang)是硝(xiao)(xiao)化(hua)反應的(de)電子受體，硝(xiao)(xiao)化(hua)池內溶(rong)解(jie)氧(yang)(yang)(yang)的(de)高低，必將影響硝(xiao)(xiao)化(hua)反應的(de)進(jin)程(cheng)，溶(rong)解(jie)氧(yang)(yang)(yang)質(zhi)量濃(nong)度(du)一般(ban)維持在2~3mg/L，不得低于1mg/L，當(dang)溶(rong)解(jie)氧(yang)(yang)(yang)質(zhi)量濃(nong)度(du)低于0.5~0.7mg/時，氨的(de)硝(xiao)(xiao)態反應將受到抑制。除(chu)此(ci)之外，硝(xiao)化菌對(dui)(dui)pH值(zhi)的(de)變(bian)化十分敏感，為保持適宜pH值(zhi)，廢水應保持足夠(gou)的(de)堿度以調(diao)節pH值(zhi)的(de)變(bian)化，對(dui)(dui)硝(xiao)化菌的(de)適宜pH值(zhi)為8.0-8.4。
②混合液中有機物(wu)含量不宜過高(gao)，否則硝化菌(jun)難成為優勢菌(jun)種。
③硝化(hua)反應(ying)的(de)(de)適(shi)宜溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)是(shi)20~35℃。當(dang)(dang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)在(zai)5~35℃之間由低向高(gao)逐漸升高(gao)時(shi)(shi)，硝化(hua)反應(ying)的(de)(de)速率將隨溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)的(de)(de)升高(gao)而(er)加快，而(er)當(dang)(dang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)低至5℃時(shi)(shi)，硝化(hua)反應(ying)完(wan)(wan)全停(ting)止。對(dui)于去碳和硝化(hua)在(zai)同(tong)一個池子中完(wan)(wan)成的(de)(de)脫氮工(gong)藝而(er)言，溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)對(dui)硝化(hua)速率的(de)(de)影(ying)響更為(wei)明顯。當(dang)(dang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)低于15℃時(shi)(shi)即發現硝化(hua)速率迅速下降(jiang)。低溫(wen)(wen)(wen)(wen)狀態對(dui)硝化(hua)細菌有很(hen)強(qiang)的(de)(de)抑制作用，如溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)為(wei)12~14℃時(shi)(shi)，反應(ying)器出(chu)水常會出(chu)現亞(ya)硝酸鹽積累的(de)(de)現象。因(yin)此，溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)的(de)(de)控制是(shi)相當(dang)(dang)重要(yao)的(de)(de)。
④硝化(hua)菌在硝化(hua)池內的(de)停留時(shi)間，即(ji)生物固體平(ping)均停留時(shi)間，必須大于(yu)最小的(de)世代時(shi)間，否(fou)則硝化(hua)菌會從(cong)系(xi)統中流失殆(dai)盡。
⑤有害物質的控制(zhi)。除重金屬外，對硝化反應(ying)產生抑制(zhi)作用的物質有高濃度NH4+-N、高濃度有機基質以及(ji)絡(luo)合陽離子等。
（4）反硝化反應主(zhu)要影響因素與控制要求(qiu)
①碳(tan)(tan)源(yuan)（C/N）的(de)(de)控制。生物脫氮的(de)(de)反(fan)(fan)硝化(hua)過程中，需要一(yi)定數量的(de)(de)碳(tan)(tan)源(yuan)以保(bao)證(zheng)一(yi)定的(de)(de)碳(tan)(tan)氮比，而(er)使反(fan)(fan)硝化(hua)反(fan)(fan)應能順利地(di)進(jin)行。碳(tan)(tan)源(yuan)的(de)(de)控制(zhi)包(bao)括碳(tan)(tan)源(yuan)種類(lei)的(de)(de)選擇、碳(tan)(tan)源(yuan)需求量及(ji)供給方式(shi)等，反硝化菌碳(tan)(tan)源(yuan)的(de)(de)供給可用(yong)外加(jia)碳(tan)(tan)源(yuan)的(de)(de)方法(fa)（如傳統脫氮工藝）、利用(yong)原(yuan)廢(fei)水中的(de)(de)有機碳(tan)(tan)（如前(qian)置反硝化工藝等）的(de)(de)方法(fa)來實(shi)現。反硝化的碳(tan)源(yuan)(yuan)可分為(wei)三類：第一類為(wei)外(wai)加(jia)碳(tan)源(yuan)(yuan)，如甲醇(chun)、乙醇(chun)、葡萄糖、淀粉(fen)、蛋白質(zhi)等，但以甲醇(chun)為(wei)主；第二類為(wei)原廢水(shui)中的有機碳(tan)為(wei)細胞物質(zhi)，細菌利用(yong)細胞成(cheng)分進行內(nei)源(yuan)(yuan)反硝化，但反硝化速(su)率(lv)最(zui)慢(man)。當原廢(fei)水(shui)中的BOD5與TKN（總凱氏氨）之比(bi)在5~8時(shi)(shi)，BOD5與TKN之比(bi)大于3~5時(shi)(shi)，可(ke)認為(wei)碳(tan)(tan)源充足(zu)。如需(xu)外加(jia)碳(tan)(tan)源，多(duo)采用甲醇，因(yin)甲醇被分解后產物為(wei)CO2、H2O，不留任(ren)何(he)難降解的產物。
②反(fan)硝化(hua)反(fan)應最適宜的pH值(zhi)為8~8.6，pH值(zhi)高于8.6或(huo)低于6，反(fan)硝化(hua)速率將大(da)幅(fu)度下(xia)降。
③反硝化(hua)反應(ying)最適(shi)宜的(de)溫度是20~40℃。低(di)(di)(di)于15℃反硝化(hua)反應(ying)速率(lv)降低(di)(di)(di)，為了保持一(yi)定的(de)反應(ying)速率(lv)，在(zai)冬季時(shi)采用降低(di)(di)(di)處理負荷、提高生物固體平均停(ting)留(liu)時(shi)間(jian)以及(ji)水力停(ting)留(liu)時(shi)間(jian)等措施。
④反(fan)硝(xiao)化(hua)菌(jun)屬于異養兼性厭氧菌(jun)，在無分子(zi)氧但存在硝(xiao)酸和亞硝(xiao)酸離子(zi)的(de)條(tiao)件(jian)(jian)下，一方面，它們能(neng)夠利用這(zhe)些離子(zi)中(zhong)的(de)氧進(jin)行呼吸，使(shi)硝(xiao)酸鹽(yan)還(huan)原；另一方面，因(yin)為(wei)反(fan)硝(xiao)化(hua)菌(jun)體內的(de)某些酶系統組分只有(you)(you)在有(you)(you)氧條(tiao)件(jian)(jian)下才能(neng)合成，所(suo)以反(fan)硝(xiao)化(hua)菌(jun)適(shi)宜在厭氧、好氧條(tiao)件(jian)(jian)交(jiao)替下進(jin)行，故溶解氧應控制在0.5mg/以下。