生物脫氮是指在微生物的聯(lián)合作用下，污水中的有機(jī)氮及氨氮經(jīng)過(guò)氨化作用、硝化反應(yīng)、反硝化反應(yīng)，最后轉(zhuǎn)化為氮?dú)獾倪^(guò)程。

基本原理：

氨化反應(yīng)

氨化反應(yīng)是指含氮有機(jī)物在氨化功能菌的代謝下，經(jīng)分解轉(zhuǎn)化為 NH₄⁺的過(guò)程。含氮有機(jī)物在有分子氧和無(wú)氧的條件下都能被相應(yīng)的微生物所分解，釋放出氨。

硝化反應(yīng)

硝化反應(yīng)由好氧自養(yǎng)型微生物完成，在有氧狀態(tài)下，利用無(wú)機(jī)氮為氮源將NH₄⁺化成NO₂^-，然后再氧化成NO₃^-的過(guò)程。硝化過(guò)程可以分成兩個(gè)階段。第一階段是由亞硝化菌將氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽（NO₂^-），第二階段由硝化菌將亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化為硝酸鹽（NO₃^-）。

反硝化反應(yīng)

反硝化反應(yīng)是在缺氧狀態(tài)下，反硝化菌將亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮還原成氣態(tài)氮（N₂）的過(guò)程。反硝化菌為異養(yǎng)型微生物，多屬于兼性細(xì)菌，在缺氧狀態(tài)時(shí)，利用硝酸鹽中的氧作為電子受體，以有機(jī)物（污水中的BOD成分）作為電子供體，提供能量并被氧化穩(wěn)定。

由此可見，生物脫氮系統(tǒng)中硝化與反硝化反應(yīng)需要具備如下條件：

硝化階段：足夠的溶解氧，(DO)值在2mg/L以上，合適的溫度，最好20℃,不低于10℃，足夠長(zhǎng)的污泥泥齡，合適的pH條件。

反硝化階段：硝酸鹽的存在，缺氧條件(DO)值在0.5mg/L左右，充足的碳源(能源)，合適的pH條件。

通過(guò)上述原理，可組成缺氧與好氧池，即所謂A/O系統(tǒng)。

AO工藝法也叫厭氧-好氧工藝法，A(Anacrobic)是厭氧段，用與脫氮除磷；O(Oxic)是好氧段，用于除水中的有機(jī)物。

A/O法生物去除氨氮原理：污水中的氨氮，在充氧的條件下（O段），被硝化菌硝化為硝態(tài)氮，大量硝態(tài)氮回流至A段，在缺氧條件下，通過(guò)兼性厭氧反硝化菌作用，以污水中有機(jī)物作為電子供體，硝態(tài)氮作為電子受體，使硝態(tài)氮波還原為無(wú)污染的氮?dú)猓�逸入大氣從而達(dá)到最終脫氮的自的。

硝化反應(yīng)：

NH4+＋2O2→NO3-＋2H++H2O

反硝化反應(yīng)：

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

如圖，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。在缺氧段異養(yǎng)菌將污水中的淀粉、纖維、碳水化合物等懸浮污染物和可溶性有機(jī)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，不溶性的有機(jī)物轉(zhuǎn)化成可溶性有機(jī)物，當(dāng)這些經(jīng)缺氧水解的產(chǎn)物進(jìn)入好氧池進(jìn)行好氧處理時(shí)，提高污水的可生化性，提高氧的效率；在缺氧段異養(yǎng)菌將蛋白質(zhì)、脂肪等污染物進(jìn)行氨化（有機(jī)鏈上的N或氨基酸中的氨基）游離出氨（NH3、NH4+），在充足供氧條件下，自養(yǎng)菌的硝化作用將NH3-N（NH4+）氧化為NO3-，通過(guò)回流控制返回至A池，在缺氧條件下，異氧菌的反硝化作用將NO3-還原為分子態(tài)氮（N2）完成C、N、O在生態(tài)中的循環(huán)，實(shí)現(xiàn)污水無(wú)害化處理。

A/O法脫氮工藝的特點(diǎn)：

（a）流程簡(jiǎn)單，勿需外加碳源與后曝氣池，以原污水為碳源，建設(shè)和運(yùn)行費(fèi)用較低；

（b）反硝化在前，硝化在后，設(shè)內(nèi)循環(huán)，以原污水中的有機(jī)底物作為碳源，效果好，反硝化反應(yīng)充分；

（c）曝氣池在后，使反硝化殘留物得以進(jìn)一步去除，提高了處理水水質(zhì)；

（d）A段攪拌，只起使污泥懸浮，而避免DO的增加。O段的前段采用強(qiáng)曝氣，后段減少氣量，使內(nèi)循環(huán)液的DO含量降低，以保證A段的缺氧狀態(tài)。