10.4 硝氮在线分析仪在自动化控制系统中的应用
（1）污水处理工艺中生物脱氮优化控制
在污水处理工艺中，反硝化过程由于需要在缺氧的条件下才能使反硝化细菌将硝氮作为电子受体，将其还原成氮气，因此大多数的活性污泥工艺都设置了缺氧池或缺氧区，以完成反硝化反应。反硝化过程能否顺利进行，除了要求有缺氧的环境，还需要充足的有机物作为反硝化细菌的碳源，才能获得较高的反硝化速率。由于脱氮过程需要先进行硝化再进行反硝化，如果按照这个顺序布置构筑物，当污水从硝化区流入到反硝化区时，大部分的有机物已经在之前的过程中都被降解了，往往没有充足的有机物作为反硝化细菌的碳源，影响了反硝化过程的顺利进行。为了解决这个问题，人们采用了两种方法。一种是在反硝化区域人为地投加碳源，通常是以甲醇与乙酸钠为主。另一种是改变工艺，将反硝化区域移至硝化区域的前端，使得污水先流入反硝化区域，保证了水中有较高的有机物可以作为反硝化细菌的碳源；另一方面，设置内回流管道，将硝化区已经硝化完成的含有大量硝氮的水回流至反硝化区，进行反硝化，实现最后的脱氮。如果投加碳源，则对于污水厂而言又增加了运行费用；如果不投加碳源，而采用反硝化前置的工艺，将硝化液内回流，则回流比是非常重要的参数，如果回流量过大，回流泵的电能消耗也是一笔不小的费用，同时还有可能因为碳源不足而无法将回流的硝酸盐全部反硝化。如果只使用溶解氧和ORP 在线分析仪对反硝化进行监测控制，则只能保证反硝化区域的溶氧环境适宜反硝化反应，但是无论是人为投加的碳源量，还是回流硝化液的回流比，都无法进行控制。因而引入了硝氮在线分析仪对反硝化的优化控制。
（2）反硝化过程优化控制策略：以硝氮浓度控制硝化液内回流
如图10.4 所示，通过在线测定反硝化区尾部的硝氮浓度，在一定的范围内调节内回流流量，使回流的硝氮恰好能与系统的反硝化能力相匹配，以力求最大程度使硝化过程中产生的硝氮进行反硝化，同时也可避免不必要的回流，造成能量浪费和把大量硝化区的溶解氧通过内回流带入反硝化区而影响反硝化效果。
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图10.4 硝氮浓度控制硝化液内回流
（3）反硝化过程优化控制策略：以硝氮浓度控制外部碳源的添加
如图10.5 所示，硝氮在线分析仪设置在缺氧区（前置反硝化区）的最后一格内。根据所测得的缺氧区出水的硝氮浓度，结合测定的进水流量，即可调节内回流的流量。如果所测定的硝氮浓度呈上升趋势，则表明所回流的硝氮可能由于进水碳源不足等原因超过了系统的反硝化能力，此时应减少内回流流量，以避免浪费能量，同时减少由内回流带入缺氧区的溶解氧量；反之，如硝氮浓度下降，则应提高内回流流量，以最大程度利用系统的反硝化能力将硝化区形成的硝酸盐氮进行反硝化。
图10.5 硝氮浓度控制外部碳源的添加
