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1、AO工艺的硝化与反硝化原理解释这篇文章说透了！有关A0工艺的学问汇总，看完小白变专家！AO工艺通常是在常规的好氧活性污泥法处理系统前，增加一段缺 氧生物处理过程。在好氧段，好氧微生物氧化分解污水中的BOD5， 同时进行硝化反应，有机氮和氨氮，在好氧段转化为硝化氮并回流到 缺氧段，其中的反硝化细菌利用化和态氮和污水中的有机碳进行反硝 化反应，使化合态氮变成分子态氮，同时去除碳和氢的效果。这里着 重介绍生物脱氮原理。Pi蔺环乘统(1) 生物脱氮的基本原理:传统的生物脱氮机理认为：脱氮过程一般包括氨化、硝化和反硝化 三个过程。 氨化(Ammonification)：废水中的含氮有机物，在生物处理过
2、程中被好氧或厌氧异养型微生物氧化分解为氨氮的过程。 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N02二和N03的过程。 反硝化（Denitrification）：废水中的NO2和NO3在缺氧条件 下以及反硝化菌（兼性异养型细菌）的作用下被还原为N2的过程， 其中硝化反应分为两步进行：亚硝化和硝化。硝化反应过程方程式如 下所示： 亚硝化反应：NH4+1.502-N02-+H20+2H+ 硝化反应：NO2-+0.5O2fNO3- 总的硝化反应：NH4+202-N03-+H20+2H+反硝化反应过程分三步进行，反应方程式如下所示（以甲醇为电子 供体
3、为例）：第一步：3N03-+CH30H3N02+2H20+C02其次步：2H+2N02-+CH30HN2+3H20+C02第三步：6H+6N03-+5CH30H3N2+13H20+5C02除了上述脱氮原理外，还有一种短程反硝化作用可以脱氮，即氨氮 在0池中未被完全硝化生成N03-，而是生成了大量的N 02-N，但在A 池N02同样被作为受氢体而进行脱氮（上述其次步可知）；再者在A 池N02-同样也可和NH4+进行脱氮，即短程反硝化的过程可以表示为： NH4+N02N2+2H20。（2）A/0脱氮工艺主要特征将脱氮池设置在去碳硝化过程的前端，一方面使脱氮过程能直接利 用进水中的有机碳源而可以省去
4、外加碳源；另一方面，则通过消化池 混合液的回流而使其中的N03-在脱氮池中进行反硝化，且利用了短 程硝化-反硝化以及短程硝化厌氧氨氧化等工艺特点。因此工艺内回流比的掌握是较为重要的，由于如内回流比过低，则 将导致脱氮池中B0D5/N03-过髙，从而是反硝化菌无足够的N03-或 NO2-作电子受体而影响反硝化速率；如内回流比过髙，则将导致 B0D5/N03-或BOD5/NO3-等过低，同样将因反硝化菌得不到足够的碳 源作电子供体而抑制反硝化菌的生长。A/0工艺中因只有一个污泥回流系统，因而使好氧异养菌、反硝化 菌和硝化菌都处于缺氧/好氧交替的环境中，这样构成的一种混合菌 群系统，可使不同菌属在不
5、同的条件下充分发挥它们的优势。将反硝化过程前置的另个优点是可以借助于反硝化过程中产生 的碱度来实现对硝化过程中对碱度消耗的内部补充作用。在脱氮反应 池（A段）中，进入脱氮池的废水中的COD、BOD5和氨氮的浓度在反 硝化菌的作用下均有所下降（COD和BOD5的下降是由反硝化菌在反 硝化反过程中对碳源的利用所致），而氨氮的下降则是由反硝化菌的 微生物细胞合成作用以及短程硝化-厌氧氨氧化所致），NO3-N的浓度 则因反硝化作用而有大幅度下降；在硝化反应池（O段）中，随硝化 作用的迸行，NO3-的浓度快速上升，而通过内循环大比例的回流，反 硝化段的NO3-N含量通过反硝化菌的作用明显下降，COD和B
6、OD5则 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 的上升相适应，这主要是由于异养菌对有机物的氨化而产生的补偿作 用造成的。与传统的生物脱氮工艺相比，A/0系统不必投加外碳源，可充分利 用原污水中的有机物作碳源进行反硝化，同时达到降低BOD5和脱氮 的目的；AO系统中缺氧反硝化段设在好氧硝化段之前，因而当原水 中碱度不足时，可利用反硝化过程中产生的碱度来补充硝化过程中对 碱度的消耗。此外， A0 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及有机物浓度高和低的条件，有利于改善污泥 的沉降性能及掌握污泥的膨胀。（3）硝化反应主要影响因素与掌握要求 好氧条件，
7、并保持肯定的碱度。氧是硝化反应的电子受体，硝化 池内溶解氧的凹凸，必将影响硝化反应的进程，溶解氧质量浓度一般 维持在23mg/L，不得低于lmg/L,当溶解氧质量浓度低于0.50.7mg/ 时，氨的硝态反应将受到抑制。除此之外，硝化菌对pH值的变化非常敏感，为保持相宜pH值，废 水应保持足够的碱度以调整 pH 值的变化，对硝化菌的相宜 pH 值为 8.0-8.4。 混合液中有机物含量不宜过髙，否则硝化菌难成为优势菌种。 硝化反应的相宜温度是20351。当温度在5351之间由低向髙 渐渐上升时，硝化反应的速率将随温度的上升而加快，而当温度低至 51时，硝化反应完全停止。对于去碳和硝化在同一个池子
8、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151 时即发觉硝化速率快速下降。低温状态对硝化细菌有很强的抑制作用 如温度为12141时，反应器出水常会消失亚硝酸盐积累的现象。因此，温度的掌握时相当重要的， 硝化菌在硝化池内的停留时间，即生物固体平均停留时间，必需大于最小的世代时间，否则硝化菌会从系统中流失殆尽。 有害物质的掌握。除重金属外，对硝化反应产生抑制作用的物质有髙浓度NH4+-N、髙浓度有机基质以及络合阳离子等。（4）反硝化反应主要影响因素与掌握要求 碳源（C/N）的掌握。生物脱氮的反硝化过程中，需要肯定数量的碳源以保证肯定的碳氮比，而使反硝化反应能顺当地进行。碳源
9、的掌握包括碳源种类的选择、碳源需求量及供应方式等，反硝 化菌碳源的供应可用外加碳源的方法（如传统脱氮工艺）、利用原废 水中的有机碳（如前置反硝化工艺等）的方法来实现。反硝化的碳源可分为三类：第一类为外加碳源，如甲醇、乙醇、葡 萄糖、淀粉、蛋白质等，但以甲醇为主；其次类为原废水中的有机碳 为细胞物质，细菌利用细胞成分进行内源反硝化，但反硝化速率最慢。当原废水中的B0D5与TKN （总凯氏氨）之比在58时，B0D5与TKN之比大于35时，可认为碳源充分。如需外加碳源，多采纳甲醇，因甲醇被分解后产物为C02、H2O，不留任何难降解的产物。 反硝化反应最相宜的 pH 值为 88.6，pH 值髙于8.6
10、或低于 6， 反硝化速率将大幅度下降。 反硝化反应最相宜的温度是20401。低于151反硝化反应速率 降低，为了保持肯定的反应速率，在冬季时采纳降低处理负荷、提髙 生物固体平均停留时间以及水力停留时间等措施。 反硝化菌属于异养兼性厌氧菌，在无分子氧但存在硝酸和亚硝酸 离子的条件下，一方面，它们能够利用这些离子中的氧进行呼吸，使 硝酸盐还原；另一方面，由于反硝化菌体内的某些酶系统组分只有在 有氧条件下才能合成，所以反硝化菌相宜在厌氧、好氧条件交替下进 行，故溶解氧应掌握在0.5mg/以下。有关A0工艺的学问汇总，看完小白变专家！AO工艺通常是在常规的好氧活性污泥法处理系统前，增加一段缺 氧生物处
11、理过程。在好氧段，好氧微生物氧化分解污水中的BOD5， 同时进行硝化反应，有机氮和氨氮，在好氧段转化为硝化氮并回流到 缺氧段，其中的反硝化细菌利用化和态氮和污水中的有机碳进行反硝 化反应，使化合态氮变成分子态氮，同时去除碳和氢的效果。这里着 重介绍生物脱氮原理。冷沖汕(1) 生物脱氮的基本原理:传统的生物脱氮机理认为：脱氮过程一般包括氨化、硝化和反硝化 三个过程。 氨化（Ammonification）：废水中的含氮有机物，在生物处理过 程中被好氧或厌氧异养型微生物氧化分解为氨氮的过程。 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N02二和N0
12、3的过程。 反硝化（Denitrification）：废水中的NO2和NO3在缺氧条件 下以及反硝化菌（兼性异养型细菌）的作用下被还原为N2的过程， 其中硝化反应分为两步进行：亚硝化和硝化。硝化反应过程方程式如 下所示： 亚硝化反应：NH4+1.502-N02-+H20+2H+ 硝化反应：NO2-+0.5O2fNO3- 总的硝化反应：NH4+202-N03-+H20+2H+反硝化反应过程分三步进行，反应方程式如下所示（以甲醇为电子 供体为例）：第一步：3N03-+CH30H3N02+2H20+C02其次步：2H+2N02-+CH30HN2+3H20+C02第三步：6H+6N03-+5CH30H
13、3N2+13H20+5C02除了上述脱氮原理外，还有一种短程反硝化作用可以脱氮，即氨氮 在0池中未被完全硝化生成N03-，而是生成了大量的N 02-N，但在A 池N02同样被作为受氢体而进行脱氮（上述其次步可知）；再者在A 池N02-同样也可和NH4+进行脱氮，即短程反硝化的过程可以表示为：NH4+N02N2+2H20。（2）A/0脱氮工艺主要特征将脱氮池设置在去碳硝化过程的前端，一方面使脱氮过程能直接利 用进水中的有机碳源而可以省去外加碳源；另一方面，则通过消化池 混合液的回流而使其中的N03-在脱氮池中进行反硝化，且利用了短 程硝化-反硝化以及短程硝化厌氧氨氧化等工艺特点。因此工艺内回流比
14、的掌握是较为重要的，由于如内回流比过低，则 将导致脱氮池中B0D5/N03-过髙，从而是反硝化菌无足够的N03-或 NO2-作电子受体而影响反硝化速率；如内回流比过髙，则将导致 B0D5/N03-或BOD5/NO3-等过低，同样将因反硝化菌得不到足够的碳 源作电子供体而抑制反硝化菌的生长。A/0工艺中因只有一个污泥回流系统，因而使好氧异养菌、反硝化 菌和硝化菌都处于缺氧/好氧交替的环境中，这样构成的一种混合菌 群系统，可使不同菌属在不同的条件下充分发挥它们的优势。将反硝化过程前置的另个优点是可以借助于反硝化过程中产生 的碱度来实现对硝化过程中对碱度消耗的内部补充作用。在脱氮反应 池（A段）中，
15、进入脱氮池的废水中的COD、BOD5和氨氮的浓度在反 硝化菌的作用下均有所下降（COD和BOD5的下降是由反硝化菌在反 硝化反过程中对碳源的利用所致），而氨氮的下降则是由反硝化菌的 微生物细胞合成作用以及短程硝化-厌氧氨氧化所致），NO3-N的浓度 则因反硝化作用而有大幅度下降；在硝化反应池（O段）中，随硝化 作用的迸行，NO3-的浓度快速上升，而通过内循环大比例的回流，反 硝化段的N03-N含量通过反硝化菌的作用明显下降，COD和BOD5则 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 的上升相适应，这主要是由于异养菌对有机物的氨化而产生的补偿作 用造成的。与传统的生物脱氮
16、工艺相比，A/O系统不必投加外碳源，可充分利 用原污水中的有机物作碳源进行反硝化，同时达到降低 BOD5 和脱氮 的目的；AO系统中缺氧反硝化段设在好氧硝化段之前，因而当原水 中碱度不足时，可利用反硝化过程中产生的碱度来补充硝化过程中对 碱度的消耗。此外，AO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及有机物浓度高和低的条件，有利于改善污泥 的沉降性能及掌握污泥的膨胀。（3）硝化反应主要影响因素与掌握要求 好氧条件，并保持肯定的碱度。氧是硝化反应的电子受体，硝化 池内溶解氧的凹凸，必将影响硝化反应的进程，溶解氧质量浓度一般 维持在23mg/L，不得低于lmg/L,当溶解氧质量
