氨氮很低，总氮很高到底是为什么？

一般的情况下，城市生活污水，氨氮通常占总氮的 40% - 60% 左右。而对于某些工业废水，比如食品加工废水、制药废水等，氨氮占总氮的比例可能会有所不同，有的可能高达 70% - 80%，有的则可能相对较低。氨氮（NH₄⁺-N）是指水中以游离氨（NH₃）和铵离子（NH₄⁺）形式存在的氮。而总氮（TN）包括氨氮、有机氮以及硝酸盐氮（NO₃⁻-N）和亚硝酸盐氮（NO₂⁻-N）。现在进入主题，出水氨氮低但总氮高可能由以下原因导致：1.硝态氮积累在硝化过程中，氨氮在好氧条件下，通过硝化细菌的作用被转化为硝态氮（包括硝酸盐氮和亚硝酸盐氮）。正常情况下，生成的硝态氮会在后续的反硝化过程中，在缺氧条件下，经由反硝化细菌的作用，被还原为氮气排出系统，从而实现总氮的去除。然而，如果反硝化过程出现问题，比如反硝化细菌的活性受到抑制、缺氧环境不充分、碳源供应不足等，硝态氮就无法顺利地被还原为氮气。这就导致硝态氮在水中不断积累，使得虽然前端的氨氮能够有效地转化为硝态氮，表现为出水氨氮低，但由于积累的硝态氮无法去除，最终导致总氮的含量仍然较高。2.有机氮未有效去除在污水处理过程中，有机氮需要经过一系列的生物化学反应才能被转化为氨氮，进而通过硝化和反硝化作用被去除。如果在处理过程中，负责分解有机氮的微生物群落不够丰富、活性不足，或者处理条件（如温度、pH 值、溶解氧等）不利于有机氮的分解转化，就可能导致有机氮不能充分地转化为氨氮。例如，温度过低可能会减缓微生物的代谢速度，使有机氮的分解反应进行得不完全；不合适的 pH 值可能影响酶的活性，从而抑制微生物对有机氮的分解作用。这样一来，尽管氨氮通过硝化和反硝化作用得到了较好的去除，表现为出水氨氮低，但由于污水中原本的有机氮没有被完全转化和去除，最终导致总氮含量仍然较高。3.内回流比过小内回流是指将好氧池末端富含硝态氮的混合液回流至缺氧池前端，为反硝化反应提供硝态氮。内回流比是指回流的混合液量与进水流量的比值。如果内回流比过小，意味着回流到缺氧池的硝态氮不足。反硝化细菌在缺氧环境中，利用碳源将硝态氮还原为氮气，缺乏足够的硝态氮就会限制反硝化反应的进行。比如说，正常运行时需要内回流比达到 200% 才能满足反硝化对硝态氮的需求，但实际内回流比只有 100% 甚至更低。这就使得反硝化作用不能充分发挥，大量硝态氮无法被转化为氮气排出，从而导致虽然出水氨氮低，但总氮仍然偏高。内回流比控制在200-400%之间时，脱氮效率最佳。4.碳源不足在反硝化过程中，反硝化细菌需要碳源作为能源和电子供体，将硝态氮还原为氮气。如果污水中可利用的碳源不足，反硝化细菌的代谢和反应就会受到限制。反硝化过程中，硝酸盐氮和亚硝酸盐氮被转化为氮气（N₂）逸出，如果这一过程不充分，会导致总氮中的硝态氮未能有效去除。根据污水处理厂的运行数据，反硝化效率低于80%时，总氮的去除效果会大打折扣。常见的可被反硝化细菌利用的碳源包括有机物，如甲醇、乙酸钠、葡萄糖等。如果进水本身所含的有机碳源量不够，或者在处理过程中被消耗殆尽，而又没有及时补充额外的碳源，反硝化反应就无法充分进行。
例如，某些工业废水的碳氮比（C/N）较低，本身含有的碳源不足以支持有效的反硝化。或者在处理过程中，由于工艺设计不合理，导致碳源在前端被过度消耗，到达反硝化阶段时碳源匮乏。这种情况下，即使硝化过程能够将氨氮顺利转化为硝态氮，由于缺乏足够的碳源进行反硝化，硝态氮无法被充分去除，从而造成出水氨氮低但总氮高的情况。5.溶解氧控制不当溶解氧在污水处理的硝化和反硝化过程中起着关键作用。硝化反应需要在好氧条件下进行，需要较高的溶解氧浓度来支持硝化细菌将氨氮转化为硝态氮。然而，反硝化反应则需要在缺氧环境中进行，如果溶解氧浓度过高，会抑制反硝化细菌的活性，干扰反硝化过程。例如，在反硝化区域，如果由于曝气不均匀、搅拌不充分或者工艺设计不合理等原因，导致溶解氧过高，反硝化细菌的正常代谢和反硝化酶的活性会受到抑制。这会使得反硝化反应无法有效进行，即使前端硝化过程顺利将氨氮转化为硝态氮，也会因为反硝化受阻，导致硝态氮无法充分转化为氮气排出，从而出现出水氨氮低但总氮高的情况。通过调整工艺参数，如溶解氧（DO）控制在0.5mg/L以下，以创造更有利于反硝化细菌生长的环境。同时，可以通过增加缺氧区的停留时间，确保硝态氮有足够的时间被转化为氮气。6.污泥龄不合适污泥龄是指活性污泥在整个系统中的平均停留时间。不同的微生物有着不同的生长繁殖速度，对污泥龄的要求也不同。硝化细菌生长缓慢，需要较长的污泥龄来保证其在系统中的数量和活性。如果污泥龄过短，硝化细菌还未充分繁殖就被排出系统，硝化反应就不能充分进行，导致氨氮转化为硝态氮的效率降低。另一方面，如果污泥龄过长，可能会导致污泥老化，微生物群落结构失衡，其中反硝化细菌的活性和数量可能受到影响，使得反硝化作用不充分，硝态氮无法有效转化为氮气，从而造成总氮去除效果不佳。例如，在实际运行中，为了追求过高的污泥去除效率而将污泥龄设置得过短，就可能出现硝化不完全，氨氮转化为硝态氮的量不足；而如果为了节省污泥处理成本而过度延长污泥龄，又可能导致污泥老化，反硝化效果差。7.工艺设计缺陷部分污水处理厂可能由于设计时对总氮去除的要求估计不足，导致工艺流程中缺乏有效的脱氮环节，例如：1. 缺氧区容积不足：缺氧区是反硝化反应发生的主要区域，如果其容积过小，无法为反硝化菌提供足够的反应空间和时间，导致反硝化不充分，总氮去除效果差。

2. 缺氧区搅拌不均匀：搅拌不均匀会造成缺氧区内的污水混合不充分，部分区域可能无法获得足够的碳源和硝态氮，影响反硝化效果。对于设计缺陷导致的总氮去除问题，可以考虑增加或改造缺氧区，增加水解酸化预处理，以提高有机物的转化率，从而提供更多的碳源支持反硝化过程。