减少碳源的同时提升总氮（TN）去除率的方法

在脱氮系统中，有一定比例的碳源是被DO消耗掉的，脱氮的理论CN比是2.86，但是实际中我们一般控制在4~6这个范围，其实多的一部分中的大多数是参与了同化反应，也就是异养菌的有氧代谢消耗掉的，想要降低碳源的同时提高脱氮效率，可以考虑降低内回流携带的溶解氧，然后根据出水要求调整碳源投加量！降低内回流溶解氧，例如关小内回流处曝气，增加消氧池等等方式。

对于常规的TN去除率低的问题，常见的就三种情况，本文将具体解释一下并提出了提高TN去除率的解决办法

一、缺少碳源

对于脱氮系统，碳源决定了脱氮效率的深度，反硝化池中理论上只要CN比为2.86时，就可以完全脱氮，如果再加上微生物自身生长，CN比为3.70时可以完全脱氮公式如下：

假设C为甲醇，甲醇氧化的过程可用（1）式所示，

CH3OH+1.5O2→CO2+2H2O（1）

1、反硝化的时候，如果不包含微生物自身生长，方程式非常简单，通常以甲醇为碳源来表示。

6NO3-+5CH3OH→3N2+5CO2+7H2O+6OH-（2）

由（1）式可以得到甲醇与氧气（即COD）的对应关系：1mol甲醇对应1.5mol氧气，由（2）式可以得到甲醇与NO3-的对应关系，1mol甲醇对应1.2molNO3-，两者比较可以得到，1molNO3--N对应1.25molO2，即14gN对应40gO2，因此C/N=40/14=2.86。

2、反硝化的时候，如果包含微生物自身生长，如（3）式所示。

NO3-+1.08CH3OH→0,065C5H7NO2+0.47N2+1.68CO2+HCO3-（3）

同样的道理，我们可以计算出C/N=3.70。但是理论终究是理论，并没有考虑内回流所携带的氧气。正常情况下，反硝化菌只有在消耗完内回流携带的氧气之后才进行反硝化，所以，这一部分的氧气也是消耗了碳源，所以在一些手册中也给予了规定，要求AO脱氮工艺的CN比控制大于4，实际运行中CN（COD：TN）比一般控制在4~6，缺少碳源，是我目前遇到很多朋友TN不达标的最多的原因之一！

解决办法：按CN比4~6，投加碳源

二、内回流比过小

其实在反硝化脱氮中，回流比决定了脱氮效率的高度，条件再适合，回流比一定，脱氮效率也是一定的，就像三体中的质子一样，把脱氮效率锁死在一定范围呢！

  反硝化效率的公式η=(r+R)/(1+ r+R)，其中R是外回流比，r是内回流比。推导这个公式之前，咱们需要设置一些前提条件！假设进水硝态氮是0，反硝化脱氮完全，而硝化液回流中TN（硝态氮）含量与出水的TN（硝态氮）含量是相同的，那么反硝化脱氮的量为进入反硝化池的氮的总量为（r+R）QTN出，根据物质守恒定律：进水TN等于出水TN+反硝化脱氮+细菌同化消耗的氮源的和！公式如下：

QTN进=QTN出+（r+R）QTN出+TN同化

对于细菌同化消耗的氮源，我们忽略不计！那么公式就变为：

QTN进=QTN出+（r+R）QTN出↓TN出/TN进=1/（1+r+R）～①

将公式①带入脱氮效率公式：

η=（TN进-TN出）/TN进

η=1-TN出/TN进  η=［（1+r+R）-1］/（1+r+R）

η=（r+R）/（1+r+R）

因为外回流比控制的比较小（30-50%），所以我们一般会省略为η=r/(1+ r)！

根据公式来看，在碳源充足的情况下，反硝化的脱氮效率只和内回流有关系！内回流的大小决定了脱氮效率。

目前的脱氮工艺，我们应用的都是前置反硝化及变种，但是内回流再大，都会有部分硝态氮随着水流走的，并不能达到100%的硝化液回流！所以我们会将其控制在一个合适的范围！

过低的内回流比会导致脱氮效率下降，出水TN超标，但是过高的内回流，一方面会携带更多的DO，消耗碳源和破坏缺氧环境，并且导致电费增长，在内回流比大于600%时，内回流的提高，脱氮效率并不会提高很多，导致性价比比较差！

解决办法：

   在保证脱氮效率的情况下结合DO影响及性价比的关系，一般控制在200~400%，有的脱氮工艺是内外回流合并在一起的，内外回流比也要控制在这个范围，这个范围既保证了污泥的回流，也保证了硝化液的回流，保证反硝化的脱氮效率！

三、反硝化的反应时间不够

反硝化反应时间不够指的是反硝化的水力停留时间不够，水力停留时间是指进入反应器的废水在反硝化池内的平均停留时间，如果反硝化池的有效容积为V立方米，反硝化池的实际停留时间则为：

HRT=V/（1+R）Q

式中：

HRT是水力停留时间

V是反应器容积

Q是反应器的进水流量

R是外回流比

在设计规范中反硝化池的水力停留时间（HRT）要求在2～10h，也就是最低的HRT要控制在2h以上，低于最低停留时间反硝化会进行的不彻底！

解决办法：

1、超出设计标准的进水量导致的HRT缩短，可以考虑增加反硝化池的容积，例如新建或者将一些过余的建筑改成反硝化池。

2、污泥回流导致的HRT缩短，在实际中水力停留时间的计算需要算上污泥回流的量，污泥回流比越大反硝化的HRT越短，过大的污泥回流会导致反硝化的HRT不足，这一点很少有人去考虑，其实污泥回流并不需要控制很大，控制的越大，回流污泥浓度越小，回流中水越多！这种情况可以适当控制污泥回流比来解决。

文章来源：公众号《水处理研究院》