AO工藝是一個多池的活性污泥系統，它區別于單純的以去除COD為目的的活性污泥系統。一般的活性污泥系統包括完全混合式和推流式本質上都是單池的活性污泥系統，目的是在好氧的條件下吸附降解有機物。 AO工藝采用兩段活性污泥工藝，工藝通常是設置一個缺氧池，缺氧池后面連接一個好氧池和二沉池（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，硝酸鹽氮以內回流的形式從好氧池回流到缺氧池。

1.硝化設計 

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程，由2種化能自養型的微生物完成：氨氧化細箘和亞硝酸鹽氧化細箘。

 氨氧化過程：NH3+1.5O2--NO2-+H2O+H+ 

即氧化1g氨氮需要3.43g氧氣

 亞硝酸鹽氧化過程：NO2-+0.5O2--NO3- 

即氧化1g亞硝酸鹽氮需要1.14g氧氣

 合計4.57g氧氣

 可以看出硝化過程是一個高度依賴氧氣的反應過程。

 （這一部分，純理論！）

 1.2泥齡

 硝化的設計內容主要是泥齡和好氧區容積。

 由于硝化菌是自養型的細箘，它的生長較異養型細箘緩慢的多，同時和所有的生化反應一樣受到溫度的影響，溫度越低生長越緩慢。所以泥齡需要滿足低的溫度情況下硝化細箘的世代生長周期而流失殆盡。

 系統中細箘的生長繁殖的參數主要是生長速率和衰減速率，那么小泥齡SRT=1/(生長速率—衰減速率），具體溫度下的取值可以查閱相關資料。考慮到系統的不穩定性和進水負荷的變化，選定的污泥齡比小污泥齡通常高出2-3倍。室外排水設計規范上給的數值是11-23d，可以參考。

 沒有不能硝化的氨氮，只有達不到的污泥齡！這不是我說的是某個大師說的，好像是荷蘭的還是南非的！

 2.反硝化設計 

2.1反硝化速率 

反硝化反應需要以有機物作為電子受體，那么碳源的性質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。對于易降解碳源（甲醇，乙醇，VFA等）的反硝化速率可以達到0.12-0.18kgN/kgMLSS·d，市政污水中的有機物可以達到0.03-0.05kgN/kgMLSS·d，根據需要反硝化的硝酸鹽氮的量和反硝化速率就可以計算出缺氧池的體積。

 2.2碳源

 以[H]來表示電子受體反硝化過程為

 NO3-+5[H]--0.5N2+2H2O+OH- 

可以計算反硝化1g硝酸鹽氮的碳源氧當量為2.86g氧氣。那么是不是COD/N達到2.86即可實現完全反硝化了呢？當然不是，微生物自身的生長繁殖也需要消耗COD，所以還需要考慮到表觀污泥產率Yobs，那么COD/N應該達到2.86/（1-1.42Yobs）,假設Yobs為0.3的情況下，COD/N=5，即完全反硝化的碳氮比，但是整個系統還有好氧部分需要COD，如果把好氧部分加進去的話COD/N要達到10以上。從具體的工程上來說，大約15-20%的氮的去除是通過污泥去除的（市政污水，可以根據排泥量計算），出水還有一定的氮的濃度，綜合來說COD/N應該達到5-6以上可以實現非常好的脫氮效果。反硝化消耗的這部分COD的氧當量相應的可以在好氧池的需氧量中減扣出來。

1.TN的去除率 做過有機廢水項目的朋友都知道氨氮之要不是非常非常高，延長污泥齡、增加曝氣都搞的定的，可以搞到非常低。那么總氮怎么搞，對于總氮標準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，工業污水動不動就破百的，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。要實現60%的脫氮效率需要的總的回流比是1.5倍，要實現80%的脫氮效率需要的總的回流比是4倍，要實現90%的脫氮效率需要的總的回流比是9倍，也就是說隨著脫氮效率每10%的增加需要的回流量成倍的增加，用經濟學的術語來說就是邊際成本越來越高，越來越不經濟。這里面的問題就是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，要實現出水硝酸鹽濃度的較低水平，回流液的硝酸鹽濃度也相應的很低，單位回流液包含的硝酸鹽的量也就越來越少了。為了實現脫氮效率5%，10%的增加需要消耗大量的電能。而且隨之回流比的增加，從好氧池進入缺氧池的溶解氧也會越來越多，影響缺氧池的反硝化效果。所以單級AO的脫氮效率很難超過80%。

 2.解決方案

 2.1兩級AO

 兩級AO工藝將進水分為兩部分，分別進入兩級的缺氧池，使生化系統形成2個獨立但相關的硝化反硝化系統。一級AO系統的剩余硝酸鹽氮可以在二級缺氧池繼續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系統的總氮。但是二級系統的進水就只能進行一次脫氮過程，所以如果進水總氮很高，即使碳源充足，兩級AO也不能總氮達標！根據我的測算，兩級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入二級脫氮系統投加碳源反硝化，理論上可以徹底消滅硝態氮。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。