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總氮超標(biāo)的原因及硝化反硝化工藝分析！
總氮，簡稱為TN，水中的總氮含量是衡量水質(zhì)的重要污水處理指標(biāo)之一?？偟亩x是水中各種形態(tài)無機(jī)和有機(jī)氮的總量，包括NO3-、NO2-和NH4+等無機(jī)氮和蛋白質(zhì)、氨基酸和有機(jī)胺等有機(jī)氮，以每升水含氮毫克數(shù)計(jì)算。常被用來表示水體受營養(yǎng)物質(zhì)污染的程度。
總氮主要由氨氮、有機(jī)氮、硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮組成，其中氨氮主要來自于氨水以及諸如氯化銨等無機(jī)物。有機(jī)氮主要來自于一些有機(jī)物中的含氮基團(tuán)，比如有機(jī)胺類等。硝態(tài)氮在自然界中比較穩(wěn)定，且含量較高，比如機(jī)械化學(xué)等工業(yè)使用大量與硝酸鹽相關(guān)的原材料作為氧化劑，同時(shí)很多污水通過前期生化以及硝化以后也含有大量的硝酸鹽，因?yàn)橄鯌B(tài)氮十分穩(wěn)定，且極易溶解于水，因此污染十分嚴(yán)重，極易擴(kuò)散。
那么總氮超標(biāo)的原因有哪些？下文將結(jié)合硝化反硝化工藝進(jìn)行全方位分析，并提出解決方法。
1、 沒有分析原水中的有機(jī)氮成分
解決辦法：分析原水水質(zhì)；設(shè)置有機(jī)氮轉(zhuǎn)化工藝（如厭氧、水解等工藝）
2.1、原水碳源不足且未投加額外碳源，導(dǎo)致反硝化進(jìn)行時(shí)碳源不足，難以徹底脫除總氮
2.2、硝化液回流比過大，導(dǎo)致反硝化池內(nèi)溶解氧過高，難以反硝化
2.3、硝化反硝化池容積計(jì)算
2.4、硝化池風(fēng)量核算沒有考慮氨氮的需氧量導(dǎo)致氨氮無法轉(zhuǎn)化成硝態(tài)氮
2.5、硝化池泡沫過多
2.6、溫度影響反硝化的進(jìn)行
2.7、污泥齡的問題
2.8、硝化池PH問題。
解決辦法：設(shè)置PH投加裝置；自動(dòng)控制硝化池內(nèi)的PH值。
廢水中含有機(jī)氮；含有機(jī)氮廢水大多具有難降解、高氮低碳、 成分復(fù)雜等特點(diǎn)。這些廢水中的有機(jī)氮能否有效分解直接影響整個(gè)系統(tǒng)對于總氮的處理效果，所以廢水中有機(jī)氮的降解及其降解所產(chǎn)生的氨氮的去除是這類廢水處理的重點(diǎn)和難點(diǎn)。生化脫氮途徑之一主要依靠硝化反硝化兩大類菌種，其生存環(huán)境也有所不同。
硝化菌屬專性自養(yǎng)型，它利用氨氮轉(zhuǎn)化過程中釋放的能量做為自身新陳代謝的能源，對環(huán)境非常敏感，且產(chǎn)率較低。硝化過程只有在污泥負(fù)荷<0.15kg BOD/(kgSS·d)時(shí)才會(huì)發(fā)生。在反應(yīng)過程中氧化1kg氨氮約消耗4.6kg氧，同時(shí)消耗約7.14kg碳酸鈣堿度。硝化根據(jù)碳化和硝化功能的分離程度可分為兩類：碳氧化和硝化在同一反應(yīng)器中進(jìn)行，稱為合并硝化，在不同的反應(yīng)器中進(jìn)行，稱為單獨(dú)硝化。
硝化并沒有去除氮，而是將氨氮轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮，亞硝態(tài)氮。氮的最終去除要通過反硝化過程完成。
反硝化菌種類很多，大部分為兼性異氧菌，在無分子態(tài)溶解氧存在時(shí)，利用硝酸鹽和亞硝酸鹽被還原過程產(chǎn)生的能量做為能量來源，在有分子態(tài)溶解氧存在時(shí)，反硝化菌將分解有機(jī)物來獲得能量。因此反硝化過程要在缺氧狀態(tài)下進(jìn)行，溶解氧的濃度不能超過0.2mg/L，否則反硝化過程就會(huì)停止。
內(nèi)回流混合液攜帶有2 mg／L以上的溶解氧，將與缺氧池內(nèi)的NO3-N競爭碳源，直接影響污水脫氮效果。
在反硝化過程中要有含碳有機(jī)物做為還原硝酸鹽和亞硝酸鹽的電子供體，實(shí)踐表明：當(dāng)污水中BOD5/TKN>4時(shí)，可達(dá)到理想的脫氮效果，BOD5/TKN<4時(shí)，脫氮效果不好。
從生物脫氮的角度來看，能為反硝化菌利用的有機(jī)碳可分為三類：
① 污水中的多種有機(jī)物，如有機(jī)酸、醇和碳水化合物；
② 外加碳源，當(dāng)BOD5/TKN過小時(shí)采用，工程中常采用甲醇等碳源，它被分解后產(chǎn)生二氧化碳和水，不會(huì)留下任何難以分解的中間產(chǎn)物；
③ 內(nèi)碳源，即活性污泥中微生物死亡、自溶后釋放出來的有機(jī)碳，內(nèi)碳源的反硝化速率很低，僅為上述兩種碳源的1/10。
反硝化時(shí)，每還原1kg硝態(tài)氮成氮?dú)?，理論上可回?.57kg堿度，此外，每去除1kg BOD5可產(chǎn)生0.3kg堿度。所以工程實(shí)際中將反硝化段提到硝化段之前，稱前置反硝化脫氮工藝，即A/O工藝。
其中硝化液回流進(jìn)行反硝化，這樣可以利用原污水中的有機(jī)物做為反硝化的電子供體，同時(shí)可提供部分堿度，抵消硝化段的部分堿度消耗。
該工藝脫氮率的提高要靠增加回流比實(shí)現(xiàn)，但回流比不宜太高，否則回流混合液中夾帶的DO會(huì)影響到反硝化段的缺氧狀態(tài)，另外回流比增大，運(yùn)行費(fèi)用也會(huì)增加。
反硝化時(shí)，每還原1kg硝態(tài)氮成氮?dú)?，理論上可回?.57kg堿度；每去除1kg BOD5可產(chǎn)生0.3kg堿度；每還原1kg硝態(tài)氮成氮?dú)?，消耗甲?.47kg（約含3.7kg COD）；每還原1kg硝態(tài)氮可提供2.86kg O2；
前置反硝化的優(yōu)點(diǎn)：
節(jié)能
前置反硝化生物脫氮系統(tǒng)的需氧量，包括氧化含碳有機(jī)物需要的氧量，以及含氮合物硝化需要的氧量。
因缺氧池設(shè)置在好氧池之前，在缺氧池進(jìn)行反硝化時(shí)，進(jìn)水中一部分BOD作為反硝化的碳源消耗、同時(shí)反硝化過程中NO3-N中的氧可以利用，每反硝化1kg硝態(tài)氮可節(jié)省2.86kg的需氧量。
因此，根據(jù)反硝化程度，可節(jié)省的需氧量不同，一般反硝化率越高，節(jié)省的需氧量越大，從而節(jié)省曝氣所需的動(dòng)力越多。
節(jié)省藥劑
反硝化過程中，每還原1kg硝態(tài)氮成氮?dú)猓碚撋峡苫厥?.57kg堿度，硝化過程中，每氧化1kg的NO3-N需要堿度7.14 kg(碳酸鈣堿度)。
前置反硝化中，反硝化產(chǎn)生的堿度，可以補(bǔ)充后續(xù)硝化所需堿度的一半左右，大大減少整個(gè)A/O系統(tǒng)堿度的投加量，從而節(jié)省藥劑和運(yùn)行費(fèi)用。
完善的保溫措施
反硝化細(xì)菌對溫度變化雖不如硝化細(xì)菌那樣敏感，但反硝化效果也會(huì)隨溫度變化而變化。
溫度越高，硝化速率也越高，在30～35℃時(shí)，DNR增至最大。
當(dāng)?shù)陀?5℃時(shí)，反硝化速率將明顯降低；至5℃時(shí)，反硝化將趨于停止。
反硝化充分利用進(jìn)水有機(jī)物作為碳源
反硝化菌是屬于異養(yǎng)型兼性厭氧菌，在厭氧的條件下以NOx-N為電子受體，以有機(jī)物（有機(jī)碳）為電子供體。
由此可見，碳源是反硝化過程中不可少的一種物質(zhì)，進(jìn)水的C/N直接影響生物脫氮除氮效果的重要因素。
一般BOD/TKN＝3～4，有機(jī)物越充分，反應(yīng)速度越快，當(dāng)廢水中BOD/TKN小于3時(shí)，需要外加碳源才能達(dá)到理想的脫氮目的。因此碳源對反硝化效果影響很大。
反硝化的碳源來源主要分三類：一是廢水本身的組成物，如各種有機(jī)酸、淀粉、碳水化合物等；二是廢水處理過程中添加碳源，一般可以添加附近一些工業(yè)副產(chǎn)物，如乙酸、丙酸和甲醇等；三是活性污泥自身死亡自溶釋放的碳源，稱為內(nèi)源碳。
硝化反應(yīng)的特點(diǎn)：
NH3的生物氧化需要大量的氧，大約每去除1kg的NO3-N需要4.6kg O2；
硝化過程細(xì)胞產(chǎn)率非常低，且難以維持較高生物濃度，特別是在低溫的冬季；
硝化過程中產(chǎn)生大量的的質(zhì)子，為了使反應(yīng)能順利進(jìn)行，需要大量的堿中和，其理論上大約為每氧化1kg的NH3-N需要堿度7.14 kg(碳酸鈣堿度)。
來源：環(huán)保水處理
