AO生化的硝化及反硝化原理及控制参数汇总重要.docx
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AO生化的硝化及反硝化原理及控制参数汇总重要
A/O生化办理工艺的硝化和反硝化控制（天道酬勤）
1、基来源理
本系统生化办理段采纳缺氧/好氧（A/O）工艺，A/O工艺往常是在惯例的好氧
活性污泥法办理系统前，增添一段缺氧生物办理过程。
在好氧段，好氧微生物
氧化分解污水中的BOD5，同时进行硝化反响，有机氮和氨氮在好氧段转变为硝
化氮并回流到缺氧段，此中的反硝化细菌利用氧化态氮和污水中的有机碳进行
反硝化反响，使化合态氮变为分子态氮，同时获取同时去碳和脱氮的成效。
这
里侧重介绍生物脱氮原理。
1）生物脱氮的基来源理
传统的生物脱氮机理认为：
脱氮过程一般包含氨化、硝化和反硝化三个过
程。
①氨化（Ammonification）：
废水中的含氮有机物，在生物办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；
②硝化（Nitrification）：
废水中的氨氮在硝化菌（
好氧自养型微生物）的作
用下被转变为NO2
3
的过程；
和NO
③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）的作用下被复原为N2的过程。
在反硝化菌的作用下，少部分亚硝酸及硝酸盐氮同化为有机氮化物，成为菌体，大多数异化为气态（70～75％）。
此中硝化反响分为两步进行：
亚硝化和硝化。
2、硝化菌对环境的变化很敏感，它所需要的环境条件主要包含以下几方面：
（1）好氧条件，DO≥1mg/l,并保持必定碱度，适合的PH值为～，当pH值低于时，硝化反响会遇到克制，可是当pH低于必定值后，硝化反响就会被克制而停止，所以说假如废水pH由高到低，且pH小于时就能够清除硝化反响致使
的pH值降低。
（2）有机物含量不宜过高，污泥负荷≤kgMLVSS·d,因为硝化菌是自养
菌，有机基质浓度高，将使异氧菌快速增殖而成为优势。
（3）适合温度20～30℃。
（4）硝化菌在反响器中的逗留时间一定大于最小世代时间。
（5）克制浓度尽可能的低，除重金属外，克制硝化菌的物质还有高浓度有机基质，高浓度氨氮、NOx-N以及络合阳离子。
（6）硝化过程NH3-N耗于异化氧化和同化的经典公式
NH4++++++
所以表示，去除1gNH3-N约：
耗去；生成细胞干物质；
减少碱度；耗去无机碳（碳酸钠能供应无机碳源）。
硝化反响过程方程式以下所示：
①亚硝化反响：
NH4++→NO2-+H2O+2H+
②硝化反响：
NO2-+→NO3-
③总的硝化反响：
NH4++2O2→NO3-+H2O+2H+
3、反硝化反响的适合条件：
（1）最适合的PH值为7～8。
PH高于8或低于6，反硝化速率将大为降
低。
（2）反硝化菌需要缺氧、好氧（合成酶系统）条件交替存在，系统DO≤l
（3）最适合温度为20～40℃，低于15℃，反硝化反响速率降低。
（4）（4）BOD/TN≥3～5。
反硝化菌是异氧兼性厌氧菌，可作为其碳源的有机物较
多.
反硝化过程NO3-+OH+→+++HCO3-
所以表示：
每1gNO3--N被硝化，耗费产生新细胞产生碱度
（5）在20℃状况下，反硝化速率可取～（gMLVSS·d）；关于没有外来碳源的后置反硝化系统，反硝化速率可取～（gMLVSS·d）.
反硝化反响过程分三步进行，反响方程式以下所示（以甲醇为电子供体为例）：
第一步：
6NO3-十2CH3OH→6NO2-十2CO2十4H2O
第二步：
6NO2-十3CH3OH→3N2十3CO2十3H2O十60H-
第三步：
6NO3-+5CH3OH5CO2+3N2+7H2O+6OH-
4、本系统脱氮原理
针对本系统生化工艺段而言，除了上述脱氮原理外，还糅合了短程硝化-
反硝化，即氨氮在O池中未被完整硝化生成NO3-，而是生成了大批的NO2--N，
但在A池NO2-相同被作为受氢体而进行脱氮（上述第二步可知）；再者在A池
NO2-相同也可和NH4+进行脱氮，即短程硝化-厌氧氨氧化，其表示为：
NH4++NO2-→N2+2H2O。
所以针对本系统而言，A/O工艺如在进水水质以及系统控制参数稳固的条
件下也可达到理想的出水成效。
5、工艺特色
A/O脱氮工艺主要特色是：
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能够省去外加碳源；另一方面，则
经过消化池混淆液的回流而使此中的NO3-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色。
所以工艺内回流比的控
制是较为重要的，因为如内回流比过低，则将致使脱氮池中BOD5/NO3-过高，
进而是反硝化菌无足够的NO3-或NO2-作电子受体而影响反硝化速率，如内回流
比过高，则将致使BOD5/NO3-或BOD5/NO3-等过低，相同将因反硝化菌得不到
足够的碳源作电子供体而克制反硝化菌的生长。
A/O工艺中因只有一个污泥回流系统，因此使好氧异养菌、反硝化菌和硝
化菌都处于缺氧/好氧交替的环境中，这样组成的一种混淆菌群系统，可使不一样
菌属在不一样的条件下充散发挥它们的优势。
将反硝化过程前置的另一个长处是
能够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耗费的内部补
充作用。
图所示为A/O脱氮工艺的特征曲线。
由图可见，在脱氮反响池（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
所降落（COD和BOD5的降落是由反硝化菌在反硝化反过程中对碳源的利用所
致），而氨氮的降落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-的浓度则因反硝化作用而有大幅度降落；在硝化反响池（O段）
中，随硝化作用的进行，NO3-的浓度快速上涨，而经过内循环大比率的回流，
反硝化段的NO3-N含量经过反硝化菌的作用显然降落，COD和BOD5则在异养
菌的作用下不停降落。
氨氮浓度的降落速率其实不与NO3-浓度的上涨相适应，这
主假如因为异养菌对有机物的氨化而产生的赔偿作用造成的。
（3）溶解氧氧对反硝化脱氮有克制作用。
一般在反硝化反响器内溶解氧应控制在L以下（活性污泥法）或1mg/L以下（生物膜法）；
（4）BOD负荷硝化菌是一类自养型菌，而BOD氧化菌是异养型菌。
若BOD5负
荷过高，会使生长速率较高的异养型菌快速生殖，进而佼白养型的硝化菌得不
到优势，结果降低了硝化速率。
所认为要充分进行硝化，BOD5负荷应保持在
（BOD5）/kg（SS）.d以下。
（3）污泥逗留时间硝化菌的增殖速度很小，其最大比生长速率为＝～（温度
20℃，～。
为了保持池内必定量的硝化菌群，污泥逗留时间一定大于硝化菌的最小世代时间。
在实质运转中，一般应取＞2；
6、碳酸钠与氢氧化钠在硝化中投加的差别
绝对是碳酸钠好！
第一，用氢氧化钠调pH,pH颠簸很大，对微生物的活性影响
很严重，用碳酸钠，不单调理了pH，并且pH颠簸程度远小于氢氧化钠，在混
合液中能够形成缓冲对，应付pH的颠簸，最重要的是！
碳酸钠能够供应硝化
反响所需的无机碳源！
这是选择碳酸钠的最最主要的原由！
pH和碱度绝对不是一个观点，pH和氢离子相关，碱度和碳酸根或碳酸氢根有
关！
pH向来保持在之间，碱度不必定充分，这才致使我们监测水质指标时，不单要监测pH值，还需要用滴定法测碱度！
比如：
超纯水的pH值约在7左右，可是它碱度是0，所以pH和碱度无直接关
系，调碱度的时候，因为碳酸根的水解，会生成氢氧根，致使pH变化。
原污水COD内循环
浓度
BOD
5
高
COD
3
NH-N
NO-N
4
低
BOD
5
NO3-N
A段O段
反硝化BOD5降解、硝化
图A/O脱氮工艺的特征曲线
与传统的生物脱氮工艺对比，A/O系统不用投加外碳源，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；A/O系统
中缺氧反硝化段设在好氧硝化段以前，因此当原水中碱度不足时，可利用反硝
化过程中产生的碱度来增补硝化过程中对碱度的耗费。
别的，A/O工艺中只有
一个污泥回流系统，混淆菌群交替处于缺氧和气氧状态及有机物浓度高和低的
条件，有益于改良污泥的沉降性能及控制污泥的膨胀。
生物脱氮反响过程各项
生物反响特色见表所示。
表生物脱氮反响过程中各项生物反响特色（参照值）
生化反
应种类
微生物
能源
氧源
（受氢
体）
溶解氧
/mg·L
-1
碱度
去除有机物
好氧菌及兼氧
菌
有机物
O2
＞1~2
无变化
硝化
反硝化
亚硝化
硝化
亚硝化细菌
硝化细菌
兼性菌
自养型菌
自养型菌
异养型菌
化能
化能
有机物
2
2
-、NO-
O
O
NO3
2
＞1～2＞1～2＞0~
复原
氧化1mgNH3-N需
无变化1mgNO3-N/NO2-N
要碱度
生成碱度
耗氧
最适
pH值
最适水
温/℃
分解1mg有机
分解1mg有机物
氧化
氧化1mgNH3
-N
需
需
2
，
物（BOD5
）
需氧
（COD）
NO-N
2
氧
1mgNO-N
所供应化
3
2mg
NO-N
需氧
合态氧
~~~7~8
15~25303034~37
θ=~θ=θ=θ=~
增殖速
~~~好氧分解的1/2~1/
度/d-1
分解速
70~870BOD/（g
7mgNH3-N/（gMLSS
2~8mg
度/mg
MLSS·h）
·h）
NO3-N/（gMLSS·h）
依据废水的脱氮水质、办理目标、出水要求，选择A/O脱氮工艺时，其参
数一般也有所不一样。
往常状况下，能够依据表采纳各参数。
表A/O法工艺参数（参照值）
工艺参数变化范围
1.回流比
污泥回流比（R）一般R控制在30%~100%
硝化混淆液回流一般r控制在200%~400%，过高时动力耗费大
比（r）
2.泥龄（SRT）一般状况下，SRT＞8~10d，有时甚至长达30d以上
3.污泥质量浓度一般A池控制在4000~5000mg/L；O池控制在
（MLSS）3000~4000mg/L为宜
应在5~30℃范围内，低于15℃时硝化和反硝化成效显然
4.水温
降低
5.pH值硝化过程pH值应控制在~，反硝化过程pH值应控制在~
BOD5/TN一般应大于5，当小于3时需补加有机碳源，如
6.碳氮比（BOD/TN）
甲醇、醋酸、丙酮等易于被生物降解的含碳有机物
7.碳磷比（BOD/TP）一般BOD/TP应大于1
8.溶解氧（DO）一般状况下，缺氧阶段DO＜L；好氧阶段DO＞1~L
9.BOD负荷
一般在~（kgMLSS·d）
10.总氮负荷
一般在~（kgMLSS·d）
7、影响要素与控制条件
1）硝化反响主要影响要素与控制要求
①好氧条件，并保持必定的碱度。
氧是硝化反响的电子受体，硝化池内溶
解氧的高低，势必影响硝化反响的进度，溶解氧质量浓度一般保持在2~3mg/L，不得低于1mg/L，当溶解氧质量浓度低于~L时，氨的硝态反响将遇到克制。
硝化菌对pH值的变化十分敏感，为保持适合pH值，废水应保持足够的碱度以调理pH值的变化，对硝化菌的适合pH值为~。
②混淆液中有机物含量不宜过高，不然硝化菌难成为优势菌种。
③硝化反响的适合温度是20~35℃。
当温度在5~35℃之间由低向高渐渐高升时，硝化反响的速率将随温度的高升而加速，而当低至5℃时，硝化反响完整停止。
关于去碳和硝化在同一个池子中达成的脱氮工艺而言，温度对硝化速率的影响更加显然。
当温度低于15℃时即发现硝化速率快速降落。
低温状态对硝化细菌有很强的克制作用，如温度为12~14℃时，反响器出水常会出现亚硝酸盐累积的现象。
所以，温度的控制时相当重要的。
④硝化菌在消化池内的逗留时间，即生物固体均匀逗留时间，一定大于最
小的世代时间，不然硝化菌会从系统中流失殆尽。
⑤有害物质的控制。
除重金属外，对硝化反响产生克制作用的物质有高浓
度NH4-N、高浓度有机基质以及络合阳离子等。
2）反硝化反响主要影响要素与控制要求
①碳源（C/N）的控制。
生物脱氮的反硝化过程中，需要必定数目的碳源以保证必定的碳氮比而使反硝化反响能顺利地进行。
碳源的控制包含碳源种类的选择、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）、或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；第二类为原废水中的有机碳；第三类为细胞物质，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BOD5与TKN（总凯氏氮）之比在5~8时，BOD5与TK（总氮）之比大于3~5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CO2、H2O，不留任何难降解的产物。
②反硝化反响最适合的pH值为7~8。
pH值高于或低于6，反硝化速率将大幅度降落。
③反硝化反响最适合的温度是20~40℃。
低于15℃反硝化反响速率降低，为了保持必定的反响速率，在冬天时采纳降低办理负荷、提升生物固体均匀逗留时间以及水力逗留时间等举措。
④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，使硝酸盐复原；另一方面，因为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
反硝化菌适合在厌氧、好氧条件交替下进行，故溶解氧应控制在L以下。
8、A/O生化办理生物相的判断
生物相是指活性污泥微生物的种类、数目及其活性状态的变化。
生物相观
察能够作为一种协助手段来达到控制工艺运转的目的。
表
A/O法工艺一般生物相（参照）
优势生物种类
出水质量
鞭毛虫占优
很差
草履虫占优势
不好
钟虫占优势
很好
轮虫和线虫占优势
一般，需排泥。
表
A/O法工艺异样生物相（参照）
镜检发现
形成要素
举措
钟虫头部端会突出一个空
DO过高或许DO过低
调整曝肚量
泡，俗称“头顶气泡”
钟虫体内将累积一些未消
进水中有难降解物质或有毒
停止进水
化的颗粒，俗称“生物泡”
物质
钟虫不活跃，纤毛停止摇动
进水pH发生突变高出6-9范
调整pH值，或停止
围。
进水
钟虫发育正常，但数目锐减
预示活性污泥将处于膨胀状
采纳污泥膨胀控制
态
举措
轮虫数目剧增指示污泥老化实时排泥
需要重申的是：
生物相察看不过一种定性方法，只好作为理化方法的一种
增补手段。
应在长久的运转中注意累积资料，总结出本系统的生物相变化规律。
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