AO工艺是一个多池的活性污泥系统，它区别于单纯的以去除COD为目的的活性污泥系统。一般的活性污泥系统包括完全混合式和推流式本质上都是单池的活性污泥系统，目的是在好氧的条件下吸附降解有机物。 AO工艺采用两段活性污泥工艺，工艺通常是设置一个缺氧池，缺氧池后面连接一个好氧池和二沉池（AO工艺还有很多变种），污泥以约50%-100%的比例从二沉池回流到缺氧池，硝酸盐氮以内回流的形式从好氧池回流到缺氧池。

1.硝化设计 

1.1需氧量

 硝化作用是氨被氧化成亚硝酸盐再被氧化成硝酸盐的过程，由2种化能自养型的微生物完成：氨氧化细箘和亚硝酸盐氧化细箘。

 氨氧化过程：NH3+1.5O2--NO2-+H2O+H+ 

即氧化1g氨氮需要3.43g氧气

 亚硝酸盐氧化过程：NO2-+0.5O2--NO3- 

即氧化1g亚硝酸盐氮需要1.14g氧气

 合计4.57g氧气

 可以看出硝化过程是一个高度依赖氧气的反应过程。

 （这一部分，纯理论！）

 1.2泥龄

 硝化的设计内容主要是泥龄和好氧区容积。

 由于硝化菌是自养型的细箘，它的生长较异养型细箘缓慢的多，同时和所有的生化反应一样受到温度的影响，温度越低生长越缓慢。所以泥龄需要满足低的温度情况下硝化细箘的世代生长周期而流失殆尽。

 系统中细箘的生长繁殖的参数主要是生长速率和衰减速率，那么小泥龄SRT=1/(生长速率—衰减速率），具体温度下的取值可以查阅相关资料。考虑到系统的不稳定性和进水负荷的变化，选定的污泥龄比小污泥龄通常高出2-3倍。室外排水设计规范上给的数值是11-23d，可以参考。

 没有不能硝化的氨氮，只有达不到的污泥龄！这不是我说的是某个大师说的，好像是荷兰的还是南非的！

 2.反硝化设计 

2.1反硝化速率 

反硝化反应需要以有机物作为电子受体，那么碳源的性质也就决定了反硝化的速率，反硝化速率又决定了反硝化池（缺氧池）的容积。对于易降解碳源（甲醇，乙醇，VFA等）的反硝化速率可以达到0.12-0.18kgN/kgMLSS·d，市政污水中的有机物可以达到0.03-0.05kgN/kgMLSS·d，根据需要反硝化的硝酸盐氮的量和反硝化速率就可以计算出缺氧池的体积。

 2.2碳源

 以[H]来表示电子受体反硝化过程为

 NO3-+5[H]--0.5N2+2H2O+OH- 

可以计算反硝化1g硝酸盐氮的碳源氧当量为2.86g氧气。那么是不是COD/N达到2.86即可实现完全反硝化了呢？当然不是，微生物自身的生长繁殖也需要消耗COD，所以还需要考虑到表观污泥产率Yobs，那么COD/N应该达到2.86/（1-1.42Yobs）,假设Yobs为0.3的情况下，COD/N=5，即完全反硝化的碳氮比，但是整个系统还有好氧部分需要COD，如果把好氧部分加进去的话COD/N要达到10以上。从具体的工程上来说，大约15-20%的氮的去除是通过污泥去除的（市政污水，可以根据排泥量计算），出水还有一定的氮的浓度，综合来说COD/N应该达到5-6以上可以实现非常好的脱氮效果。反硝化消耗的这部分COD的氧当量相应的可以在好氧池的需氧量中减扣出来。

1.TN的去除率 做过有机废水项目的朋友都知道氨氮之要不是非常非常高，延长污泥龄、增加曝气都搞的定的，可以搞到非常低。那么总氮怎么搞，对于总氮标准15就足以让很多人头疼了。生活污水总氮一般也就40-60的样子，工业污水动不动就破百的，怎么搞！？

 理论上AO工艺的总氮去除率为1-1/（1+R1+R2)，R1为污泥回流比， R2污水回流比。要实现60%的脱氮效率需要的总的回流比是1.5倍，要实现80%的脱氮效率需要的总的回流比是4倍，要实现90%的脱氮效率需要的总的回流比是9倍，也就是说随着脱氮效率每10%的增加需要的回流量成倍的增加，用经济学的术语来说就是边际成本越来越高，越来越不经济。这里面的问题就是AO工艺回流液的硝酸盐的浓度和最终出水的硝酸盐的浓度是一致的，要实现出水硝酸盐浓度的较低水平，回流液的硝酸盐浓度也相应的很低，单位回流液包含的硝酸盐的量也就越来越少了。为了实现脱氮效率5%，10%的增加需要消耗大量的电能。而且随之回流比的增加，从好氧池进入缺氧池的溶解氧也会越来越多，影响缺氧池的反硝化效果。所以单级AO的脱氮效率很难超过80%。

 2.解决方案

 2.1两级AO

 两级AO工艺将进水分为两部分，分别进入两级的缺氧池，使生化系统形成2个独立但相关的硝化反硝化系统。一级AO系统的剩余硝酸盐氮可以在二级缺氧池继续反硝化去除从而提高脱氮效率，如果碳源充足可以去除几乎所有一级系统的总氮。但是二级系统的进水就只能进行一次脱氮过程，所以如果进水总氮很高，即使碳源充足，两级AO也不能总氮达标！根据我的测算，两级AO最多也就去除90%总氮！

 2.2怎么办！只能加碳源了！

 采用AO工艺后，将完全硝化的富含硝酸盐氮的水进入二级脱氮系统投加碳源反硝化，理论上可以彻底消灭硝态氮。可以采取的工艺有后置MBBR、后置普通活性污泥法、后置反硝化滤池等等。