剖析总氮超标的原因及应对措施

一、总氮

总氮，简称为TN，水中的总氮含量是衡量水质的重要污水处理指标之一。总氮的定义是水中各种形态无机和有机氮的总量，包括NO₃^-、NO₂^-和NH₄⁺等无机氮和蛋白质、氨基酸和有机胺等有机氮，以每升水含氮毫克数计算。常被用来表示水体受营养物质污染的程度。总氮主要由氨氮、有机氮、硝态氮、亚硝态氮组成，其中氨氮主要来自于氨水以及诸如氯化铵等无机物。有机氮主要来自于一些有机物中的含氮基团，比如有机胺类等。硝态氮在自然界中比较稳定，且含量较高，比如机械化学等工业使用大量与硝酸盐相关的原材料作为氧化剂，同时很多污水通过前期生化以及硝化以后也含有大量的硝酸盐，因为硝态氮十分稳定，且极易溶解于水，因此污染十分严重，极易扩散。那么总氮超标的原因有哪些？下文将结合硝化反硝化工艺进行全方位分析，并提出解决方法。

二、刨析总氮超标的原因

1.没有分析原水中的有机氮成分解决办法：

分析原水水质；设置有机氮转化工艺（如厌氧、水解等工艺）

2.硝化反硝化

（1）原水碳源不足且未投加额外碳源，导致反硝化进行时碳源不足，难以彻底脱除总氮

解决办法：精确计算碳源投加量；确定碳源品种。

 

（2）硝化液回流比过大，导致反硝化池内溶解氧过高，难以反硝化

解决办法：调整回流比；优化硝化池结构做法；设置消氧区。

（3）硝化反硝化池容积计算

解决办法：精确计算硝化反硝化池容积。

（4）硝化池风量核算没有考虑氨氮的需氧量导致氨氮无法转化成硝态氮

解决办法：精确计算氨氮生物氧化需氧量。

（5）硝化池泡沫过多

解决办法：设置消泡装置或者喷淋装置。

（6）温度影响反硝化的进行

解决办法：设置保温。

（7）污泥龄的问题

解决办法：调整排泥量。

（8）硝化池PH问题

解决办法：设置PH投加装置；自动控制硝化池内的PH值。

废水中含有机氮；含有机氮废水大多具有难降解、高氮低碳、 成分复杂等特点。这些废水中的有机氮能否有效分解直接影响整个系统对于总氮的处理效果，所以废水中有机氮的降解及其降解所产生的氨氮的去除是这类废水处理的重点和难点。生化脱氮途径之一主要依靠硝化反硝化两大类菌种，其生存环境也有所不同。

三、硝化和反硝化工艺

1.硝化

硝化菌属专性自养型，它利用氨氮转化过程中释放的能量做为自身新陈代谢的能源，对环境非常敏感，且产率较低。硝化过程只有在污泥负荷<0.15kg BOD/(kgSS·d)时才会发生。在反应过程中氧化1kg氨氮约消耗4.6kg氧，同时消耗约7.14kg碳酸钙碱度。硝化根据碳化和硝化功能的分离程度可分为两类：碳氧化和硝化在同一反应器中进行，称为合并硝化，在不同的反应器中进行，称为单独硝化。硝化并没有去除氮，而是将氨氮转化为硝态氮，亚硝态氮。氮的最终去除要通过反硝化过程完成。

2.反硝化

反硝化菌种类很多，大部分为兼性异氧菌，在无分子态溶解氧存在时，利用硝酸盐和亚硝酸盐被还原过程产生的能量做为能量来源，在无分子态溶解氧存在时，反硝化菌将分解有机物来获得能量。因此反硝化过程要在缺氧状态下进行，溶解氧的浓度不能超过0.2mg/L，否则反硝化过程就会停止。内回流混合液携带有2 mg／L以上的溶解氧，将与缺氧池内的NO3-N竞争碳源，直接影响污水脱氮效果。在反硝化过程中要有含碳有机物做为还原硝酸盐和亚硝酸盐的电子供体，实践表明：当污水中BOD5/TKN>4时，可达到理想的脱氮效果，BOD5/TKN<4时，脱氮效果不好。

从生物脱氮的角度来看，能为反硝化菌利用的有机碳可分为三类：

① 污水中的多种有机物，如有机酸、醇和碳水化合物；

② 外加碳源，当BOD5/TKN过小时采用，工程中常采用甲醇等碳源，它被分解后产生二氧化碳和水，不会留下任何难以分解的中间产物；

③ 内碳源，即活性污泥中微生物死亡、自溶后释放出来的有机碳，内碳源的反硝化速率很低，仅为上述两种碳源的1/10。

反硝化时，每还原1kg硝态氮成氮气，理论上可回收3.57kg碱度，此外，每去除1kgBOD₅可产生0.3kg碱度。所以工程实际中将反硝化段提到硝化段之前，称前置反硝化脱氮工艺，即A/O工艺。其中硝化液回流进行反硝化，这样可以利用原污水中的有机物做为反硝化的电子供体，同时可提供部分碱度，抵消硝化段的部分碱度消耗。该工艺脱氮率的提高要靠增加回流比实现，但回流比不宜太高，否则回流混合液中夹带的DO会影响到反硝化段的缺氧状态，另外回流比增大，运行费用也会增加。

四、反硝化工艺技术：

1.反硝化特点

反硝化时，每还原1kg硝态氮成氮气，理论上可回收3.57kg碱度；

每去除1kg BOD5可产生0.3kg碱度；

每还原1kg硝态氮成氮气，消耗甲醇2.47kg（约含3.7kg COD）；

每还原1kg硝态氮可提供2.86kg O2；

2.前置反硝化的优点

（1）节能

前置反硝化生物脱氮系统的需氧量，包括氧化含碳有机物需要的氧量，以及含氮合物硝化需要的氧量。因缺氧池设置在好氧池之前，在缺氧池进行反硝化时，进水中一部分BOD作为反硝化的碳源消耗、同时反硝化过程中NO₃-N中的氧可以利用，每反硝化1kg硝态氮可节省2.86kg的需氧量。因此，根据反硝化程度，可节省的需氧量不同，一般反硝化率越高，节省的需氧量越大，从而节省曝气所需的动力越多。

（2）节省药剂

反硝化过程中，每还原1kg硝态氮成氮气，理论上可回收3.57kg碱度，硝化过程中，每氧化1kg的NO₃-N需要碱度7.14 kg(碳酸钙碱度)。

前置反硝化中，反硝化产生的碱度，可以补充后续硝化所需碱度的一半左右，大大减少整个A/O系统碱度的投加量，从而节省药剂和运行费用。

3.完善的保温措施

反硝化细菌对温度变化虽不如硝化细菌那样敏感，但反硝化效果也会随温度变化而变化。

温度越高，硝化速率也越高，在30～35℃时，DNR增至最大。

当低于15℃时，反硝化速率将明显降低；至5℃时，反硝化将趋于停止。

4.反硝化充分利用进水有机物作为碳源

反硝化菌是属于异养型兼性厌氧菌，在厌氧的条件下以NOx-N为电子受体，以有机物（有机碳）为电子供体。由此可见，碳源是反硝化过程中不可少的一种物质，进水的C/N直接影响生物脱氮除氮效果的重要因素。

 

一般BOD/TKN＝3～4，有机物越充分，反应速度越快，当废水中BOD/TKN小于3时，需要外加碳源才能达到理想的脱氮目的。因此碳源对反硝化效果影响很大。反硝化的碳源来源主要分三类：一是废水本身的组成物，如各种有机酸、淀粉、碳水化合物等；二是废水处理过程中添加碳源，一般可以添加附近一些工业副产物，如乙酸、丙酸和甲醇等；三是活性污泥自身死亡自溶释放的碳源，称为内源碳。

5.硝化反应的特点

NH₃的生物氧化需要大量的氧，大约每去除1kg的NO₃-N需要4.6kg O₂；硝化过程细胞产率非常低，且难以维持较高生物浓度，特别是在低温的冬季；硝化过程中产生大量的的质子，为了使反应能顺利进行，需要大量的碱中和，其理论上大约为每氧化1kg的NH₃-N需要碱度7.14 kg(碳酸钙碱度)。