生物脫氮是指污水中的有機(jī)氮和氨氮在微生物的共同作用下，經(jīng)過氨化、硝化、反硝化轉(zhuǎn)化為氮的過程。

基本原則:

氨化反應(yīng)

氨化是指含氮有機(jī)物在氨化功能菌的代謝下分解成NH4+的過程。含氮有機(jī)物可以在分子氧和無氧的條件下被相應(yīng)的微生物分解，釋放出氨。

硝化

硝化反應(yīng)由好氧自養(yǎng)微生物完成，是在好氧狀態(tài)下，以無機(jī)氮為氮源，將NH4+轉(zhuǎn)化為NO2-，再氧化為NO3-的過程。硝化過程可以分為兩個(gè)階段。第一階段，硝化菌將氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽(NO2-)，第二階段，硝化菌將亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化為硝酸鹽(NO3-)。

反硝化作用

反硝化反應(yīng)是反硝化菌在缺氧條件下將亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮還原為氣態(tài)氮(N2)的過程。反硝化細(xì)菌是異養(yǎng)微生物，大部分屬于兼性細(xì)菌。在缺氧狀態(tài)下，硝酸鹽中的氧作為電子受體，有機(jī)物(BOD組分在污水)作為電子供體提供能量，被穩(wěn)定氧化。

因此，生物脫氮系統(tǒng)中的硝化和反硝化反應(yīng)需要滿足以下條件:

硝化階段:充足的溶解氧，2mg/L以上的(DO)值，適宜的溫度，最好是20℃，不低于10℃，足夠長(zhǎng)的泥齡，適宜的pH條件。

反硝化階段:硝酸鹽的存在，約0.5mg/L的缺氧條件(DO)，充足的碳源(能量)，適宜的pH條件。

根據(jù)上述原理，可以形成缺氧池和好氧池，即所謂的A/O系統(tǒng)。

AO工藝法又稱厭氧-好氧工藝法，A(Anacrobic)為厭氧階段，用于脫氮除磷；O(Oxic)是好氧階段，用于去除水中的有機(jī)物。

A/O法生物去除氨氮的原理:在充氧條件下污水中的氨氮被硝化細(xì)菌硝化成硝態(tài)氮(O階段)，大量硝態(tài)氮回流到A階段，在缺氧條件下，以污水中的有機(jī)物為電子供體，硝態(tài)氮為電子受體。

硝化反應(yīng):

NH4++2O2→NO3-+2H++H2O

脫氮反應(yīng):

6NO3-+5CH3OH(有機(jī)物)→ 5CO2 =+7H2O+6OH-+3N2 =

如圖所示，A/O工藝將前段缺氧段和后段好氧段串聯(lián)在一起，A段DO不大于0.2mg/L，O段DO = 2 ~ 4mg/L，在缺氧階段，異養(yǎng)菌將污水中的淀粉、纖維、碳水化合物、可溶性有機(jī)物等懸浮污染物水解為有機(jī)酸，使大分子有機(jī)物分解為小分子有機(jī)物，不溶性有機(jī)物轉(zhuǎn)化為可溶性有機(jī)物。當(dāng)缺氧水解的這些產(chǎn)物進(jìn)入好氧池進(jìn)行好氧處理時(shí)，提高了污水的可生化性，提高了氧含量。在缺氧階段，異養(yǎng)菌將蛋白質(zhì)、脂肪等污染物(有機(jī)鏈中的N或氨基酸中的氨基)氨化成游離氨(NH3、NH4+)。在供氧充足的條件下，自養(yǎng)菌的硝化作用將NH3-N(NH4+)氧化成NO3-，通過回流控制返回到A池。在缺氧條件下，異養(yǎng)細(xì)菌的反硝化作用將NO3-還原為分子氮(N2

A/O法工藝脫氮特性:

(a)流程簡(jiǎn)單，無需增加碳源和后置曝氣池，原污水為碳源，建設(shè)和運(yùn)行成本低；

(b)反硝化優(yōu)先，硝化次之，設(shè)置內(nèi)循環(huán)，以原污水中的有機(jī)底物為碳源，效果好，反硝化反應(yīng)充分；

(c)后面有曝氣池，可進(jìn)一步去除脫氮?dú)堅(jiān)?，改善處理水的水質(zhì)；

(d)階段A中的攪拌僅用于懸浮污泥和避免DO的增加。O段前段采用強(qiáng)曝氣，后段通過減少氣量來降低內(nèi)循環(huán)液的DO含量，以保證a段的缺氧狀態(tài)。

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