AO工藝是一個(gè)多池的活性污泥系統(tǒng)，它區(qū)別于單純的以去除COD為目的的活性污泥系統(tǒng)。一般的活性污泥系統(tǒng)包括完全混合式和推流式本質(zhì)上都是單池的活性污泥系統(tǒng)，目的是在好氧的條件下吸附降解有機(jī)物。 AO工藝采用兩段活性污泥工藝，工藝通常是設(shè)置一個(gè)缺氧池，缺氧池后面連接一個(gè)好氧池和二沉池（AO工藝還有很多變種），污泥以約50%-100%的比例從二沉池回流到缺氧池，硝酸鹽氮以?xún)?nèi)回流的形式從好氧池回流到缺氧池。

1.硝化設(shè)計(jì) 

1.1需氧量

 硝化作用是氨被氧化成亞硝酸鹽再被氧化成硝酸鹽的過(guò)程，由2種化能自養(yǎng)型的微生物完成：氨氧化細(xì)箘和亞硝酸鹽氧化細(xì)箘。

 氨氧化過(guò)程：NH3+1.5O2--NO2-+H2O+H+ 

即氧化1g氨氮需要3.43g氧氣

 亞硝酸鹽氧化過(guò)程：NO2-+0.5O2--NO3- 

即氧化1g亞硝酸鹽氮需要1.14g氧氣

 合計(jì)4.57g氧氣

 可以看出硝化過(guò)程是一個(gè)高度依賴(lài)氧氣的反應(yīng)過(guò)程。

 （這一部分，純理論！）

 1.2泥齡

 硝化的設(shè)計(jì)內(nèi)容主要是泥齡和好氧區(qū)容積。

 由于硝化菌是自養(yǎng)型的細(xì)箘，它的生長(zhǎng)較異養(yǎng)型細(xì)箘緩慢的多，同時(shí)和所有的生化反應(yīng)一樣受到溫度的影響，溫度越低生長(zhǎng)越緩慢。所以泥齡需要滿(mǎn)足低的溫度情況下硝化細(xì)箘的世代生長(zhǎng)周期而流失殆盡。

 系統(tǒng)中細(xì)箘的生長(zhǎng)繁殖的參數(shù)主要是生長(zhǎng)速率和衰減速率，那么小泥齡SRT=1/(生長(zhǎng)速率—衰減速率），具體溫度下的取值可以查閱相關(guān)資料。考慮到系統(tǒng)的不穩(wěn)定性和進(jìn)水負(fù)荷的變化，選定的污泥齡比小污泥齡通常高出2-3倍。室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范上給的數(shù)值是11-23d，可以參考。

 沒(méi)有不能硝化的氨氮，只有達(dá)不到的污泥齡！這不是我說(shuō)的是某個(gè)大師說(shuō)的，好像是荷蘭的還是南非的！

 2.反硝化設(shè)計(jì) 

2.1反硝化速率 

反硝化反應(yīng)需要以有機(jī)物作為電子受體，那么碳源的性質(zhì)也就決定了反硝化的速率，反硝化速率又決定了反硝化池（缺氧池）的容積。對(duì)于易降解碳源（甲醇，乙醇，VFA等）的反硝化速率可以達(dá)到0.12-0.18kgN/kgMLSS·d，市政污水中的有機(jī)物可以達(dá)到0.03-0.05kgN/kgMLSS·d，根據(jù)需要反硝化的硝酸鹽氮的量和反硝化速率就可以計(jì)算出缺氧池的體積。

 2.2碳源

 以[H]來(lái)表示電子受體反硝化過(guò)程為

 NO3-+5[H]--0.5N2+2H2O+OH- 

可以計(jì)算反硝化1g硝酸鹽氮的碳源氧當(dāng)量為2.86g氧氣。那么是不是COD/N達(dá)到2.86即可實(shí)現(xiàn)完全反硝化了呢？當(dāng)然不是，微生物自身的生長(zhǎng)繁殖也需要消耗COD，所以還需要考慮到表觀污泥產(chǎn)率Yobs，那么COD/N應(yīng)該達(dá)到2.86/（1-1.42Yobs）,假設(shè)Yobs為0.3的情況下，COD/N=5，即完全反硝化的碳氮比，但是整個(gè)系統(tǒng)還有好氧部分需要COD，如果把好氧部分加進(jìn)去的話(huà)COD/N要達(dá)到10以上。從具體的工程上來(lái)說(shuō)，大約15-20%的氮的去除是通過(guò)污泥去除的（市政污水，可以根據(jù)排泥量計(jì)算），出水還有一定的氮的濃度，綜合來(lái)說(shuō)COD/N應(yīng)該達(dá)到5-6以上可以實(shí)現(xiàn)非常好的脫氮效果。反硝化消耗的這部分COD的氧當(dāng)量相應(yīng)的可以在好氧池的需氧量中減扣出來(lái)。

1.TN的去除率 做過(guò)有機(jī)廢水項(xiàng)目的朋友都知道氨氮之要不是非常非常高，延長(zhǎng)污泥齡、增加曝氣都搞的定的，可以搞到非常低。那么總氮怎么搞，對(duì)于總氮標(biāo)準(zhǔn)15就足以讓很多人頭疼了。生活污水總氮一般也就40-60的樣子，工業(yè)污水動(dòng)不動(dòng)就破百的，怎么搞！？

 理論上AO工藝的總氮去除率為1-1/（1+R1+R2)，R1為污泥回流比， R2污水回流比。要實(shí)現(xiàn)60%的脫氮效率需要的總的回流比是1.5倍，要實(shí)現(xiàn)80%的脫氮效率需要的總的回流比是4倍，要實(shí)現(xiàn)90%的脫氮效率需要的總的回流比是9倍，也就是說(shuō)隨著脫氮效率每10%的增加需要的回流量成倍的增加，用經(jīng)濟(jì)學(xué)的術(shù)語(yǔ)來(lái)說(shuō)就是邊際成本越來(lái)越高，越來(lái)越不經(jīng)濟(jì)。這里面的問(wèn)題就是AO工藝回流液的硝酸鹽的濃度和最終出水的硝酸鹽的濃度是一致的，要實(shí)現(xiàn)出水硝酸鹽濃度的較低水平，回流液的硝酸鹽濃度也相應(yīng)的很低，單位回流液包含的硝酸鹽的量也就越來(lái)越少了。為了實(shí)現(xiàn)脫氮效率5%，10%的增加需要消耗大量的電能。而且隨之回流比的增加，從好氧池進(jìn)入缺氧池的溶解氧也會(huì)越來(lái)越多，影響缺氧池的反硝化效果。所以單級(jí)AO的脫氮效率很難超過(guò)80%。

 2.解決方案

 2.1兩級(jí)AO

 兩級(jí)AO工藝將進(jìn)水分為兩部分，分別進(jìn)入兩級(jí)的缺氧池，使生化系統(tǒng)形成2個(gè)獨(dú)立但相關(guān)的硝化反硝化系統(tǒng)。一級(jí)AO系統(tǒng)的剩余硝酸鹽氮可以在二級(jí)缺氧池繼續(xù)反硝化去除從而提高脫氮效率，如果碳源充足可以去除幾乎所有一級(jí)系統(tǒng)的總氮。但是二級(jí)系統(tǒng)的進(jìn)水就只能進(jìn)行一次脫氮過(guò)程，所以如果進(jìn)水總氮很高，即使碳源充足，兩級(jí)AO也不能總氮達(dá)標(biāo)！根據(jù)我的測(cè)算，兩級(jí)AO最多也就去除90%總氮！

 2.2怎么辦！只能加碳源了！

 采用AO工藝后，將完全硝化的富含硝酸鹽氮的水進(jìn)入二級(jí)脫氮系統(tǒng)投加碳源反硝化，理論上可以徹底消滅硝態(tài)氮。可以采取的工藝有后置MBBR、后置普通活性污泥法、后置反硝化濾池等等。