污水中氨氮的去除主要是在傳統活性污泥法工藝基礎上采用硝化工藝，即采用延時曝氣，降低系統負荷。
導致出水氨氮超標的原因涉及許多方面，主要有：
(1)污泥負荷與污泥齡
生物硝化屬低負荷工藝，F/M一般在0.05～0.15kgBOD/kgMLVSS·d。負荷越低，硝化進行得越充分，NH3-N向NO3--N轉化的效率就越高。與低負荷相對應，生物硝化系統的SRT一般較長，因為硝化細菌世代周期較長，若生物系統的污泥停留時間過短，即SRT過短，污泥濃度較低時，硝化細菌就培養不起來，也就得不到硝化效果。SRT控制在多少，取決于溫度等因素。對于以脫氮為主要目的生物系統，通常SRT可取11～23d。
(2)回流比
生物硝化系統的回流比一般較傳統活性污泥工藝大，主要是因為生物硝化系統的活性污泥混合液中已含有大量的硝酸鹽，若回流比太小，活性污泥在二沉池的停留時間就較長，容易產生反硝化，導致污泥上浮。通常回流比控制在50～100%。
(3)水力停留時間
生物硝化曝氣池的水力停留時間也較活性污泥工藝長，至少應在8h以上。這主要是因為硝化速率較有機污染物的去除率低得多，因而需要更長的反應時間。
(4)BOD5/TKN
TKN系指水中有機氮與氨氮之和，入流污水中BOD5/TKN是影響硝化效果的一個重要因素。BOD5/TKN越大，活性污泥中硝化細菌所占的比例越小，硝化速率就越小，在同樣運行條件下硝化效率就越低;反之，BOD5/TKN越小，硝化效率越高。很多污水處理廠的運行實踐發現，BOD5/TKN值最佳范圍為2～3左右。
(5)硝化速率
生物硝化系統一個專門的工藝參數是硝化速率，系指單位重量的活性污泥每天轉化的氨氮量。硝化速率的大小取決于活性污泥中硝化細菌所占的比例，溫度等很多因素，典型值為0.02gNH3-N/gMLVSS×d。
(6)溶解氧
硝化細菌為專性好氧菌，無氧時即停止生命活動，且硝化細菌的攝氧速率較分解有機物的細菌低得多，如果不保持充足的氧量，硝化細菌將“爭奪”不到所需要的氧。因此，需保持生物池好氧區的溶解氧在2mg/L以上，特殊情況下溶解氧含量還需提高。
(7)溫度
硝化細菌對溫度的變化也很敏感，當污水溫度低于15℃時，硝化速率會明顯下降，當污水溫度低于5℃時，其生理活動會完全停止。因此，冬季時污水處理廠特別是北方地區的污水處理廠出水氨氮超標的現象較為明顯。
(8)pH
硝化細菌對pH反應很敏感，在pH為8～9的范圍內，其生物活性最強，當pH<6.0或>9.6時，硝化菌的生物活性將受到抑制并趨于停止。因此，應盡量控制生物硝化系統的混合液pH大于7.0。
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