基本原理

A/O法生物去除氨氮原理：汙水中的氨氮，在充氧的條件下（O段），被硝化菌硝化為硝態氮，大量硝態氮迴流至A段，在缺氧條件下，透過兼性厭氧反硝化菌作用，以汙水中有機物作為電子供體，硝態氮作為電子受體，使硝態氮波還原為無汙染的氮氣，逸入大氣從而達到最終脫氮的自的。

A/O工藝將前段缺氧段和後段好氧段串聯在一起，A段DO不大於0。2mg/L，O段DO=2～4mg/L。在缺氧段異養菌將汙水中的澱粉、纖維、碳水化合物等懸浮汙染物和可溶性有機物水解為有機酸，使大分子有機物分解為小分子有機物，不溶性的有機物轉化成可溶性有機物，當這些經缺氧水解的產物進入好氧池進行好氧處理時，可提高汙水的可生化性及氧的效率；在缺氧段，異養菌將蛋白質、脂肪等汙染物進行氨化（有機鏈上的N或氨基酸中的氨基）遊離出氨（NH3、NH4+），在充足供氧條件下，自養菌的硝化作用將NH3-N（NH4+）氧化為NO3-，透過迴流控制返回至A池，在缺氧條件下，異氧菌的反硝化作用將NO3-還原為分子態氮（N2）完成C、N、O在生態中的迴圈，實現汙水無害化處理。

A/O內迴圈生物脫氮工藝特點

根據以上對生物脫氮基本流程的敘述，結合多年的廢水脫氮的經驗，我們總結出（A/O）生物脫氮流程具有以下優點：

1.效率高

該工藝對廢水中的有機物，氨氮等均有較高的去除效果。當總停留時間大於54h，經生物脫氮後的出水再經過混凝沉澱，可將COD值降至100mg/L以下，其他指標也達到排放標準，總氮去除率在70%以上。

2.流程簡單，投資省，操作費用低

反硝化在前，硝化在後，設內迴圈，以原汙水中的有機底物作為碳源，效果好，反硝化反應充分；曝氣池在後，使反硝化殘留物得以進一步去除，提高了處理水水質；A段攪拌，只起使汙泥懸浮，而避免DO的增加。O段的前段採用強曝氣，後段減少氣量，使內迴圈液的DO含量降低，以保證A段的缺氧狀態。該工藝是以廢水中的有機物作為反硝化的碳源，故不需要再另加甲醇等昂貴的碳源。尤其，在蒸氨塔設定有脫固定氨的裝置後，碳氮比有所提高，在反硝化過程中產生的鹼度相應地降低了硝化過程需要的鹼耗。

3.缺氧反硝化過程對汙染物具有較高的降解效率

如COD、BOD5和SCN-在缺氧段中去除率在67%、38%、59%，酚和有機物的去除率分別為62%和36%，故反硝化反應是最為經濟的節能型降解過程。

4.容積負荷高

由於硝化階段採用了強化生化，反硝化階段又採用了高濃度汙泥的膜技術，有效地提高了硝化及反硝化的汙泥濃度，與國外同類工藝相比，具有較高的容積負荷。

5.缺氧/好氧工藝的耐負荷衝擊能力強

當進水水質波動較大或汙染物濃度較高時，本工藝均能維持正常執行，故操作管理也很簡單。透過以上流程的比較，不難看出，生物脫氮工藝本身就是脫氮的同時，也降解酚、氰、COD等有機物。結合水量、水質特點，我們推薦採用缺氧/好氧（A/O）的生物脫氮（內迴圈） 工藝流程，使汙水處理裝置不但能達到脫氮的要求，而且其它指標也達到排放標準。

A/O法存在的問題

1。由於沒有獨立的汙泥迴流系統，從而不能培養出具有獨特功能的汙泥，難降解物質的降解率較低；

2。若要提高脫氮效率，必須加大內迴圈比，因而加大執行費用。從外，內迴圈液來自曝氣池，含有一定的DO，使A段難以保持理想的缺氧狀態，影響反硝化效果，脫氮率很難達到90％ 。

汙水脫氮的影響因素

1.酸鹼度（pH值）

大量研究表明，氨氧化菌和亞硝酸鹽氧化菌的適宜的pH分別為7。0～8。5和6。0～7。5，當pH值低於6。0或高於9。6時，硝化反應停止。硝化細菌經過一段時間馴化後，可在低pH值（5。5）的條件下進行，但pH值突然降低，則會使硝化反應速度驟降，待pH值升高恢復後，硝化反應也會隨之恢復。

反硝化細菌最適宜的pH值為7。0～8。5，在這個pH值下反硝化速率較高，當pH值低於6。0或高於8。5時，反硝化速率將明顯降低。此外pH值還影響反硝化最終產物，pH值超過7。3時終產物為氮氣，低於7。3時終產物是N2O。

硝化過程消耗廢水中的鹼度會使廢水的pH值下降（每硝化1g氨氮將消耗7。14g鹼度，以CaCO3計）。相反，反硝化過程則會產生一定量的鹼度使pH值上升（每反硝化1g硝酸鹽將產生3。57g鹼度，以CaCO3計）但是由於硝化反應和反硝化過程是序列進行的，也就是說反硝化階段產生的鹼度並不能彌補硝化階段所消耗的鹼度。因此，為使脫氮系統處於最佳狀態，應及時調整pH值。

2.溫度（T）

硝化反應適宜的溫度範圍為5～35℃，在5～35℃範圍內，反應速度隨溫度升高而加快，當溫度小於5℃時，硝化菌完全停止活動；在同時去除COD和硝化反應體系中，溫度小於15℃時，硝化反應速度會迅速降低，對硝酸菌的抑制會更加強烈。

反硝化反應適宜的溫度是15～30℃，當溫度低於10℃時，反硝化作用停止，當溫度高於30℃時，反硝化速率也開始下降。

有研究表明，溫度對反硝化速率的影響取與反應裝置的型別、負荷率的高低都有直接的關係，不同碳源條件下，不同溫度對反硝化速率的影響也不同。

3.溶解氧（DO）

在好氧條件下硝化反應才能進行，溶解氧濃度不但影響硝化反應速率，而且影響其代謝產物。為滿足正常的硝化反應，在活性汙泥中，溶解氧的濃度至少要有2mg/L，一般應在2～3mg/L，生物膜法則應大於3mg/L。當溶解氧的濃度低於0。5～0。7mg/L時，硝化反應過程將受到限制。

傳統的反硝化過程需在較為嚴格的缺氧條件下進行，因為氧會同競爭電子供體，且會抑制微生物對硝酸鹽還原酶的合成及其活性。但是，在一般情況下，活性汙泥生物絮凝體記憶體在缺氧區，曝氣池內即使存在一定的溶解氧，反硝化作用也能進行。研究表明，要獲得較好的反硝化效果，對於活性汙泥系統，反硝化過程中混合液的溶解氧濃度應控制在0。5mg/L以下；對於生物膜系統，溶解氧需保持在1。5mg/L以下。

4.碳氮比（C/N）

在脫氮過程中，C/N將影響活性汙泥中硝化菌所佔的比例。因為硝化菌為自養型微生物，代謝過程不需要有機質，所以汙水中的BOD5/TKN越小，即BOD5的濃度越低硝化菌所佔的比例越大，硝化反應越容易進行。硝化反應的一般要求是BOD5/TKN＞5，COD/TKN＞8，下表是GradyC。P。L。Jr推薦的不同的C/N對脫氮的效果的影響：

氨氮是硝化作用的主要基質，應保持一定的濃度，但氨氮濃度超過100～200mg/L時，會對硝化反應起抑制作用，其抑制程度隨著氨氮濃度的增加而增加。

反硝化過程需要有足夠的有機碳源，但是碳源種類不同亦會影響反硝化速率。反硝化碳源可以分為三類：第一類是易於生物降解的溶解性的有機物；第二類是可慢速降解的有機物；第三類是細胞物質，細菌利用細胞成分進行內源硝化。在三類物質中，第一類有機物作為碳源的反應速率最快，第三類最慢。

有研究認為，廢水中BOD5/TKN≥4~6時，可以認為碳源充足，不必外加碳源。

5.汙泥齡（SRT）

汙泥齡（生物固體的停留時間）是廢水硝化管理的控制目標。為了使硝化菌菌群能在連續流的系統中生存下來，系統的SRT必須大於自養型硝化菌的比生長速率，泥齡過短會導致硝化細菌的流失或硝化速率的降低。在實際的脫氮工程中，一般選用的汙泥齡應大於實際的SRT。有研究表明，對於活性汙泥法脫氮，汙泥齡一般不低於15d。汙泥齡較長可以增加微生物的硝化能力，減輕有毒物質的抑制作用，但也會降低汙泥活性。

6.內迴流比（r）

內迴流的作用是向反硝化反應器內提供硝態氮，使其作為反硝化作用的電子受體，從而達到脫氮的目的，迴圈比不但影響脫氮的效果，而且影響整個系統的動力消耗，是一項重要的引數。迴圈比的取值與要求達到的效果以及反應器型別有關。有資料表明，迴圈比在50％以下，脫氮率很低；脫氮率在200％以下，脫氮率隨迴圈比升高而顯著上升；內迴流比高於200％以後，脫氮效率提高較緩慢。一般情況下，對低氨氮濃度的廢水，迴流比在200％～300％最為經濟。

7.氧化還原電位（ORP）

在理論上，缺氧段和厭氧段的DO均為零，因此很難用DO描述。據研究，厭氧段ORP值一般在－160～－200mV之間，好氧段ORP值一般在+180mV坐右，缺氧段的ORP值在－50～－110mV之間，因此可以用ORP作為脫氮執行的控制引數。

8.抑制性物質

某些有機物和一些重金屬、氰化物、硫及衍生物、遊離氨等有害物質在達到一定濃度時會抑制硝化反應的正常進行。遊離氨的抑制允許濃度：亞硝酸（Nitosomonas）為10～150mg/L，硝酸鹽（Nitrobacter）為0。1～1mg/L。有機物抑制硝化反應的主要原因：一是有機物濃度過高時，硝化過程中的異養微生物濃度會大大超過硝化菌的濃度，從而使硝化菌不能獲得足夠的氧而影響硝化速率；二是某些有機物對硝化菌具有直接的毒害或抑制作用。

9.其他因素影響

生物脫氮系統涉及厭氧和缺氧過程，不需要供氧，但必須使汙泥處於懸浮狀態，攪拌是必需的，攪拌所需的功率對豎向攪拌器一般為12～16W/m3，對水平攪拌器一般為8W/m3。

10.生物脫氮過程中氮素的轉化條件

生物脫氮過程包括氨氧化、亞硝化、硝化及反硝化，有機物降解碳化過程亦伴隨著這些過程同時完成。綜合考慮各項因素（如菌種及其增值速度、溶解氧、pH值、溫度、負荷等）可有效減化和改善生物脫氮的總體過程。

生物脫氮反應與有機物好氧分解反應條件與特性