在污水處理領域，總氮是一個關鍵的衡量指標，總氮里面也分了很多氮，很多小伙伴都分不清楚，今天通過總氮的成分、來源、危害、去除原理、測定方法、去除路徑、影響因素等方面把整體輪廓理清楚。

TN 是什么

TN，即總氮，是指水體中各種形態氮的總量 。它是反映水體受含氮化合物污染程度的綜合性指標，涵蓋了有機氮和無機氮，能直觀體現水體中氮素的整體含量水平。所以不要把他理解成單一物質元素，它是氮元素的結合體。咱平時去除總氮就是去除總氮里面氮元素。

TN 里面有什么

我們先把它分為有機氮和無機氮的結合就比較有助于理解。

有機氮：是指含氮的有機化合物，像蛋白質、尿素、氨基酸等都屬于有機氮。

無機氮：包含氨氮、亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮。

好了，到這里我們就知道總氮里面有什么。那聽說過一個叫 TKN（凱氏氮）是什么？

凱氏氮是指在特定條件下，能被凱氏法轉化為氨態氮的所有氮化合物的總量。也就是上面的（有機氮）+（氨氮）= 凱氏氮。

氨氮：污水中常見的無機氮形態，以游離氨和銨離子的形式存在。

亞硝酸鹽氮：是氮循環的中間產物，也就是硝化過程的中間產物。

硝酸鹽氮：則是含氮有機物氧化分解的最終產物，也就是硝化過程的最終產物。

這些形態的氮在污水環境中可相互轉化?，F在是不是就搞清楚這氮那氮到底是啥了，總氮就是他們的爺爺。

氮的主要來源

生活污水：人類的日常生活會產生大量污水，其中包含排泄物、洗滌劑、廚房廢水等。這些污水中含有蛋白質、尿素等含氮有機物，在微生物的分解作用下，會逐漸轉化為氨氮等其他形態的氮。

工業廢水：許多工業生產過程都會產生含氮廢水，比如化工、制藥、食品加工、印染等行業。這些工業廢水的含氮化合物成分復雜，濃度差異較大，處理難度較高。

農業面源污染：農業生產中大量使用氮肥，畜禽養殖產生的糞便以及農村生活污水的隨意排放，都是總氮的重要來源。雨水沖刷農田時，會將土壤中的氮素帶入地表水體，而畜禽糞便中的氮素也會通過地表徑流和地下滲透進入水體。

氮的危害

引發水體富營養化：當水體中氮含量過高時，會為藻類等水生生物提供充足的養分，導致藻類大量繁殖，引發水體富營養化。這不僅會破壞水體的生態平衡，嚴重時會引發水華或赤潮現象。

富營養化的意思就是氮、磷等植物養料含量過多，簡單的理解就是水里的“維他命” 太多啦。就像人們吃飯一樣，這些營養物質可以讓水里的藻類和水草等植物正常生長，但是富營養化的時候，就好比瘋狂的灌維他命，過多的維他命會讓水里的藻類瘋狂地生長繁殖，會引發“綠潮暴動”。

導致水質惡化：藻類過度繁殖后，會逐漸死亡并分解，這個過程會大量消耗水中的溶解氧，使水體缺氧，進而導致魚類等水生生物窒息死亡，水體變得發黑發臭。

威脅人類健康：亞硝酸鹽氮具有較強的毒性，它可以與人體中的仲胺反應生成亞硝胺，而亞硝胺是一種致癌、致畸和致突變的物質。飲用水中如果硝酸鹽氮超標，會導致嬰兒患上高鐵血紅蛋白血癥。

處理系統失衡：高濃度總氮抑制污水處理廠微生物活性，導致脫氮效率下降。

TN 的去除原理

咱開頭也說了，總氮的去除是去除它里面包含的氮元素，所以氮元素的去除就會伴隨總氮的下降。

有機氮去除：微生物通過氨化作用，將有機氮轉化為氨氮，然后再利用硝化作用將氨氮去除。

氨氮去除：在好氧條件下，亞硝酸菌首先將氨氮氧化為亞硝酸鹽氮，接著硝酸菌再將亞硝酸鹽氮進一步氧化為硝酸鹽氮，這個過程被稱為硝化作用。那氨氮就去除了，只剩下硝酸鹽氮待處理。

注：咱平時聽到的硝化菌就是亞硝酸菌+硝酸菌的統稱

硝酸鹽氮去除：在缺氧條件下，反硝化細菌利用碳源將硝酸鹽氮轉化為氮氣，從而從水中逸出，實現硝酸鹽氮的去除。

邏輯：總氮 =（有機氮+氨氮+亞硝酸鹽氮+硝酸鹽氮）每降低里面的任何一個元素指標都是在相應的降低總氮。

轉化過程：有機氮→氨氮→亞硝酸鹽氮→硝酸鹽氮→亞硝酸鹽氮→氮氣（能不能理解總氮怎么去除了？）

補充小知識

硝化過程：氨氮→亞硝酸鹽氮→硝酸鹽氮（在好氧池里進行）

反硝化過程：硝酸鹽氮→亞硝酸鹽氮→氮氣（在缺氧池里進行）

TN 過高的危害

干擾污水處理系統：會給污水處理系統帶來沖擊，使活性污泥中的微生物群落結構失衡，降低生物處理效果，影響對其他污染物的去除。

增加處理成本：為了應對總氮過高的問題，污水廠需要采取額外的措施來進行處理，如增加處理工藝、投加藥劑等，這無疑會增加污水處理的成本和運行管理的難度。

TN 測定方法

總氮的常見測定方法有兩種：HJ199-2023《氣相分子吸收光譜法》、HJ636-2012《堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法 》

堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法

優點：操作步驟簡單、試劑常見易獲取、適用廣泛、穩定性和重現性較好。

缺點：實驗條件要求苛刻、干擾因素多且消除復雜、對高濃度樣品檢測麻煩、低濃度檢測靈敏度有限。

原理：在堿性加熱條件下，用過硫酸鉀把水樣里各種形態的氮變成硝酸鹽，然后測水樣在 220nm 和 275nm 處的吸光度，用特定公式計算校正吸光度，和標準曲線對比得到總氮濃度。

氣相分子吸收光譜法

優點：抗干擾強、自動化高可在線消解、靈敏度高、檢測范圍寬。

缺點：儀器及維護成本高、試劑有腐蝕性和毒性、操作要求高。

原理：先把水樣中含氮化合物在酸性加熱條件下氧化成硝酸鹽，用鹽酸羥胺除過量氧化劑，再用三氯化鈦把硝酸鹽還原成一氧化氮，用載氣將一氧化氮送入儀器，測它在 214.4nm 處對光的吸收，根據吸光度和總氮濃度的正比關系得出結果。

TN 去除的技術路徑

生物法：前面總氮的去除原理，咱們也探討過，利用微生物的新陳代謝作用，通過硝化和反硝化過程來實現總氮的去除。常見的生物處理工藝有 AO、AAO、SBR 、氧化溝及其改良工藝等。

物理化學法：主要包括折點加氯法、吹脫法、離子交換法等。折點加氯法是通過向水中投加過量的氯氣，將氨氮氧化為氮氣。吹脫法是通過調節 pH 值，使氨氮轉化為游離氨，然后通過吹脫的方式將其去除。離子交換法是利用離子交換樹脂對氨氮進行吸附，從而達到去除的目的。

TN 影響因素

那小伙伴們是不是經常發現，氨氮降下去了，總氮降不下去，其原因是總氮的去除其本質可以理解為硝態氮（硝酸鹽氮）的去除。氨氮轉化到變成硝態氮了，所以它下降了，但是硝態氮并沒有去除，所以總氮就降不下去。

進水水質異常：工業廢水的沖擊是導致進水水質異常的常見原因之一。如果工業廢水中含有有毒有害物質，會抑制微生物的活性，影響總氮的去除效果。此外，進水氮含量突然升高，超出了污水廠的設計負荷，也會導致總氮超標。

工藝運行問題：

碳氮比：生物脫氮過程中，反硝化細菌需要足夠的碳源來還原硝酸鹽和亞硝酸鹽。一般認為，適宜的碳氮比（C/N）在 4-6 之間。如果C/N小于3，表示碳源不足，反硝化反應不能充分進行，總氮去除效果就會受到影響，導致出水總氮異常升高。

溶解氧：好氧區的溶解氧應控制在 2-4mg/L，缺氧區的溶解氧一般低于 0.2-0.5mg/L，基本維持在0.2-0.3mg/L，厭氧區維持0.2mg/L以下，基本處于無氧狀態。好氧區溶解氧過高，會使回流至缺氧區的混合液中攜帶過多氧氣，破壞缺氧環境，抑制反硝化細菌的活。而溶解氧過低，硝化反應不完全，會使氨氮不能完全轉化為硝酸鹽和亞硝酸鹽，都會導致出水總氮異常。

溫度：溫度對硝化細菌和反硝化細菌的活性都有重要影響。溫度低于 15℃時，微生物的活性會顯著降低，總氮去除效率下降。

pH 值：硝化反應適宜的 pH 值范圍通常在 7.0-8.0，反硝化反應的適宜 pH 值在 7.0-7.5 之間。水質偏酸的處理廠，缺氧或者厭氧至少也要維持在 6.5-7.5 之間。pH 值超出這個范圍，會影響微生物體內酶的活性，進而影響硝化和反硝化反應的進行，導致出水總氮異常。

污泥齡：一般來說，污泥齡在 10-30 天較為合適。污泥齡過短，硝化細菌和反硝化細菌難以在系統內維持足夠的數量和活性。污泥齡過長，污泥會發生老化，微生物的代謝能力下降，都會影響總氮的去除效果。

此外，污泥回流不暢也會導致污泥流失或濃度過低，影響處理效果。內回流不夠也會導致硝態氮的去除效率下降。

微生物問題：微生物的生長和代謝受到多種環境因素的影響，如溫度、pH 值等。如果這些環境條件不適宜，會導致微生物活性降低，從而影響總氮的去除效果。