总氮（TN）控制过程中变量的探讨！

目前国内对于总氮指标控制非常严格，在实际运行中总氮的控制也相对滞后，在线硝态氮仪表还没有普及，往往出现出水TN升高，大量投加碳源，但出水TN仍然上升，甚至COD还会出现波动，而在几个小时或者十几个小时后，出水TN开始大幅下降，远远低于排放标准，这不仅导致了总氮指标的不稳定性，而且外加碳源浪费，今天咱们就探讨总氮控制过程中，最重要的控制变量：内循环回流量和外碳源类型。

一、内循环回流量

通过内循环将好氧段产生的硝态氮回流到缺氧区，反硝化才能顺利进行，过高或过低的回流量都会造成不利影响，过低的回流量会导致好氧段产生的硝态氮不能及时回流到缺氧区，同时缺氧区的反硝化潜力发挥不出来，而外加的碳源由于没有硝态氮而进入好氧区，即浪费了碳源，又会消耗了溶解氧，人为提高了系统的负荷；过高的回流量会导致大量的溶解氧带到缺氧区，破坏缺氧区环境。

在污水系统运行过程中，有两种总氮控制思路，分别做介绍：

1、低内循环量，低缺氧区出水TN

根据理论脱氮率确定出最低内循环量，执行最低的内循环量，外加碳源后，确保缺氧区出水的硝态氮在1-2mg/L，此时由于内循环量不高，此时缺氧区出水的TN在15mg/L左右，在好氧段和二沉池会有一部分同化或反硝化去除效果，保证出水TN小于15mg/L。

2、高内循环量，高缺氧区出水TN

根据理论脱氮率确定出内循环量，执行内循环量+1，比如计算出内循环量为200%，即执行300%，外加碳源后，确保缺氧区出水的硝态氮在7-8mg/L，缺氧区出水的TN在15mg/L以内，好氧区的硝态氮在8-12mg/L，确保出水的TN在15mg/L以内。

咱们对比一下这两种方式，第一种运行方式适合进水水质相对稳定，波动小，同样的缺氧区池容的情况下，缺氧区的实际水力停留时间相对于第二种模式要长，因此对于一些反硝化速率低的碳源也会有比较好的效果，比如葡萄糖类的碳源，该方式的优点是尽可能的降低了好氧区的溶解氧对于缺氧段的环境的破坏，会降低碳源的额外消耗，咱们简单举例，比如内回流增加100%，好氧段DO控制在3mg/L，以葡萄糖为例，1kg固体葡萄糖消耗0.44kg氧，相当于额外增加了1.5mg/L的TN，这1.5是3除以0.44折算出葡萄糖的量再除以4.66，需要额外投加7mg/L的固体葡萄糖。该方式的缺点是当进水波动的时候，特别是进水TN大幅上升的时候，由于内回流量不足，好氧回流的硝态氮不足，虽然缺氧区出水硝态氮仍然控制在1-2mg/L，但TN会超过15mg/L，会出现出水TN的波动，因此这种方式虽然非常节省碳源，但并不适用于进水波动大的水质。

第二种运行方式适合进水水质波动大的情况，通过大比例的内回流量，将好氧段的硝态氮尽可能回流到缺氧段，缺氧区硝态氮的控制在7-8mg/L，好氧段的硝态氮控制在8-12mg/L左右，这种控制方式会最大程度的减少了进水波动带来的不利影响，由于内循环量比较大，会导致缺氧段的实际水力停留时间大幅下降，比如以常规的缺氧区4小时的名义停留时间来看，当内循环量在300%，外回流量在100%，缺氧区的实际停留时间在4/(1+3+1)=0.8小时，从前面咱们看到的反硝化速率来看，葡萄糖类的碳源由于反硝化速率慢，会导致在缺氧段不能完全反应，其他类碳源相对要好些，但也会造成一部分碳源进入好氧段，这也说明了为什么碳源投加到缺氧段，第一种方式可以实现缺氧区出水硝态氮在1-2mg/L，而第二种方式只能实现出水硝态氮在7-8mg/L，因此第二种方式实现了稳定达标而牺牲了碳源投加成本。

二、外碳源类型

当进水碳源明显不足时，必须外加碳源，碳源的选型非常重要，除小规模系统使用固体碳源外，目前绝大部分都在使用液体碳源，液体碳源不仅节省溶药投资成本和人工成本，而且浓度均一，不存在浓度波动。常用的液体碳源有乙酸钠、葡萄糖、新型碳源，少数地方会选择甲醇、乙酸。

液体乙酸钠：COD当量在20万左右（乙酸钠的有效量在25%），含量继续升高的情况下，会出现结晶现象。

液体葡萄糖：以食品级为主，COD当量在60万左右，（单糖有效含量85%以上）

新型碳源：COD当量20万-40万之间，以小分子醇类、酸类复配。

生物质碳源：COD当量100万左右，含有较多大分子物质。

四种类型碳源各有优劣势：

反硝化速率：新型碳源≥乙酸钠＞液体葡萄糖或生物质碳源

污泥产量：液体葡萄糖或生物质碳源≥乙酸钠＞新型碳源

性价比：新型碳源＞液体葡萄糖或生物质碳源＞乙酸钠

在安全性有保障的情况下，应优先选择甲醇、乙酸，常用的碳源类型中，醇类产泥量最小，其次是酸类，再次是糖类或生物质碳源类。

具体到项目上：活性污泥法工艺、低负荷系统，需要良好的污泥活性可以考虑使用葡萄糖类，反硝化滤池工艺应优先选择新型碳源、乙酸钠类，活性污泥法工艺、常规负荷系统可以考虑选择新型碳源类，反硝化速率快，产泥量少。