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

基本原則:

氨化反應

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

硝化

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

反硝化作用

反硝化反應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。反硝化細菌是異養(yǎng)微生物，大部分屬于兼性細菌。在缺氧狀態(tài)下，硝酸鹽中的氧作為電子受體，有機物(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，以污水中的有機物為電子供體，硝態(tài)氮為電子受體。

硝化反應:

NH4++2O2→NO3-+2H++H2O

脫氮反應:

6NO3-+5CH3OH(有機物)→ 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、可溶性有機物等懸浮污染物水解為有機酸，使大分子有機物分解為小分子有機物，不溶性有機物轉化為可溶性有機物。當缺氧水解的這些產(chǎn)物進入好氧池進行好氧處理時，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、脂肪等污染物(有機鏈中的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)流程簡單，無需增加碳源和后置曝氣池，原污水為碳源，建設和運行成本低；

(b)反硝化優(yōu)先，硝化次之，設置內循環(huán)，以原污水中的有機底物為碳源，效果好，反硝化反應充分；

(c)后面有曝氣池，可進一步去除脫氮殘渣，改善處理水的水質；

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

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