A/O脱氮工艺的详解!

AO该过程通常是在传统的好氧活性污泥处理系统之前增加一个缺氧生物处理过程。在好氧部分，硝化细菌进行硝化反应，氨氮转化为硝化氮，回流到缺氧部分。在缺氧池中，反硝化细菌利用氧化氮和污水中的有机碳进行反硝化反应，使化合态氮成为游离氮，同时获得去碳和脱氮的效果。

1、生物脱氮的基本原理

根据传统的生物脱氮机制，脱氮过程一般包括氨化、硝化和反硝化。

①氨化(Ammonification)：废水中的含氮有机物在生物处理过程中被好氧或厌氧养型微生物氧化分解为氨氮；

②硝化(Nitrification)：废水中的氨氮在硝化菌（好氧自养型微生物）的作用下被转化为NO2-和NO3-的过程；

③反硝化(Denitrification)：废水中的NO2-和NO3-在缺氧条件和反硝化菌(兼性异养细菌)的作用下恢复N2的过程。

硝化反应分为亚硝化和硝化两个步骤。硝化反应的方程如下：

①亚硝化反应：NH4 1.5O2→NO2- H2O 2H ②硝化反应：NO2- 0.5O2→NO3-③总硝化反应：NH4 2O2→NO3- H2O 2H

反硝化反应过程分为三个步骤，反应方程如下（以甲醇为电子供体）：

步：3NO3- CH3OH→3NO2- 2H2O CO2

第二步：2H 2NO2- CH3OH→N2 3H2O CO2

第三步：6H 6NO3- 5CH3OH→3N2 13H2O 5CO2

二、A/O脱氮工艺特点

A/O脱氮过程的主要特点是：将脱氮池设置在去碳硝化过程的前端，使脱氮过程直接利用进水中的有机碳源，节省外部碳源；另一方面，消化池混合物的回流NO3-去除脱氮池中的反硝化。因此，控制工艺内回流比更为重要，因为如果内回流比过低，就会导致脱氮池BOD5/NO3-过高，反硝化菌不足NO3-或NO2-作为电子受体影响反硝化率。如果内回流比过高，会导致BOD5/NO3-或BOD5/NO3-等待过低也会抑制反硝化菌的生长，因为反硝化菌没有足够的碳源作为电子供体。

A/O在这个过程中，由于只有一个污泥回流系统，好氧养菌、反硝化菌和硝化菌处于缺氧/好氧交替的环境中。这种混合菌群系统可以使不同的细菌在不同的条件下充分发挥其优势。反硝化过程的另一个优点是可以利用反硝化过程中产生的碱度来补充硝化过程中的碱度消耗。图1所示为A/O脱氮工艺的特点曲线。从图中可以看出，在脱氮反应池中(A段)在进入脱氮池的废水中COD、BOD在反硝化菌的作用下，氨氮浓度下降(COD和BOD5的下降是由反硝化细菌在反硝化过程中对碳源的利用引起的)，而氨氮的下降是由反硝化细菌的微生物细胞合成和回流稀释引起的，NO由于反硝化作用，3-浓度大幅下降；硝化反应池(O段)中，随硝化作用，NO3-浓度迅速上升，反硝化段通过大比例的内循环回流NO3-N含量通过反硝化菌显著降低，COD和BOD五是在异养菌的作用下不断下降。氨氮浓度的下降速率并不与NO3-浓度的升高主要是由于异养菌对有机物氨化的补偿作用。

与传统的生物脱氮工艺相比，A/O该系统可以减少外部碳源的投入，充分利用原污水中的有机物作为碳源进行反硝化，同时减少BOD5.脱氮的目的；A/O系统中的缺氧反硝化段位于好氧硝化段之前。因此，当原水中碱度不足时，可以利用反硝化过程中产生的碱度来补充硝化过程中碱度的消耗。此外，A/O工艺中只有一个污泥回流系统，混合菌群交替处于缺氧和好氧状态，有机物浓度高低，有利于提高污泥沉降性能，控制污泥膨胀。生物反应特征见表1所示。

根据脱氮水质、处理目标和废水出水要求进行选择A/O在脱氮过程中，其参数一般不同。通常，每个参数都可以根据表2选择。

三、影响因素和控制条件

1、硝化反应主要影响因素与控制要求

①有氧条件，并保持一定的碱度。氧是硝化反应的电子受体。硝化池中溶解氧的水平会影响硝化反应的过程。溶解氧的质量浓度一般保持在2~3mg/L，不得低于1mg/L，溶解氧浓度低于0.5~0.7mg/L当氨的硝化反应受到抑制时。

硝化菌对pH值的变化非常敏感，以保持适当pH值，废水应保持足够的碱度来调节pH价值的变化适用于硝化菌pH值为8.0~8.4。

②混合物中有机物含量不宜过高，否则硝化菌难以成为优势菌种。

③硝化反应的适宜温度为20~35℃。当温度在5~35℃硝化反应的速率会随着温度的升高而加快，当低到5时℃硝化反应完全停止。对于去碳和硝化在同一个池子中完成的脱氮工艺而言，温度对硝化速率的影响更为明显。当温度低于15℃发现硝化速率迅速下降。低温对硝化细菌有很强的抑制作用，如12~14℃亚硝酸盐在反应器出水时经常积聚。因此，温度控制非常重要。

④硝化菌在消化池中的停留时间，即生物固体的平均停留时间，必须大于小的一代，否则硝化菌会从系统中消失。

⑤控制有害物质。除重金属外，抑制硝化反应的物质浓度高NH4-N、高浓度有机基质和复合阳离子。

2.反硝化反应的主要影响因素和控制要求

①碳源(C/N)控制。在生物脱氮反硝化过程中，需要一定数量的碳源，以确保一定的碳氮比，使反硝化反应顺利进行。碳源的控制包括碳源类型的选择、碳源的需求和供应模式。

反硝化细菌碳源的供应可以通过添加碳源（如传统的脱氮工艺）或原废水中的有机碳（如前反硝化工艺等）来实现。反硝化碳源可分为甲醇、乙酸钠、乙醇、葡萄糖、淀粉、蛋白质等三类。；原废水中的有机碳；细胞物质，细菌使用内源反硝化，但反硝化速率慢。

当原废水BOD5与TKN(总凯氏氮)比例为5~8，BOD5与TK(总氮)比大于3~5时，可认为碳源充足。

②适合反硝化反应pH值为8 ~8.6。pH如果反硝化率高于8.6或低于6，则下降。

③反硝化反应合适的温度是20~35℃。低于15℃为了保持一定的反硝化反应速率，冬季采取措施降低处理负荷，提高生物固体平均停留时间和水力停留时间。

④在没有分子氧但有硝酸和亚硝酸离子的情况下，反硝化细菌是异养兼性厌氧细菌。一方面，它们可以利用这些离子中的氧气呼吸来恢复硝酸盐；另一方面，由于反硝化细菌中的某些酶系统成分只能在有氧条件下合成，因此反硝化细菌适合在厌氧和好氧条件下交替进行，因此溶解氧应控制在0.5mg/L以下。

四、A/O生化处理生物相的判断

生物相是指活性污泥微生物的种类、数量和活性状态的变化。生物相观察可作为控制过程运行的辅助手段。

来源：环保工程师

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