水體中的（de）氮元素由於是造成富營（yíng）養化的元凶，往往是水汙染控製行業的科研和工程技術的關注重（chóng）點，其重要性甚至不亞於有（yǒu）機（jī）汙染物。本文梳理（lǐ）了水體中氮元素中的常見存在形態以及各自的概念（niàn）和測試方法。

       一、氮元素的關係

       進入水體中的氮主要有無機氮和有機氮之分。無機氮包括氨態氮（簡稱氨氮）和硝態氮。
氨氮包括遊離氨態氮NH3-N和銨鹽態氮NH4+-N；
硝態氮包括（kuò）硝酸鹽氮NO3--N和（hé）亞硝（xiāo）酸鹽氮NO2--N；
有機氮（dàn）主要有尿素、氨基酸、蛋白質、核酸、尿酸（suān）、脂肪胺、有機堿、氨基糖等含氮有機物；
可溶性有機氮（dàn）主（zhǔ）要以尿素和蛋白質形式存在，它可（kě）以通過氨化等作用轉換為（wéi）氨氮；
凱氏氮包括有機氮與（yǔ）氨氮，不包（bāo）括硝態氮。

       二、各類（lèi）氮的成分分析

       目前，國標（biāo）針對水質中氮（dàn）的分析主要分（fèn）總氮、氨氮、硝態氮、凱氏氮4個方麵。

       1、總氮

       總氮是（shì）指可溶性及懸浮顆粒中的含氮量（通常測定硝（xiāo）酸鹽氮、亞硝酸鹽（yán）氮、無機銨鹽、溶解（jiě）態氨幾大部分有機含（hán）氮（dàn）化（huà）合物中氮的總和）。可溶性總氮是指水中可溶性及含可過濾性固體（小於0.45μm顆粒物）的含氮量。總氮是衡量水質的重要指標之一。

       總氮的測定方法（fǎ），一（yī）是采用（yòng）分別測定有機氮和無（wú）機氮化合物（氨氮、亞（yà）硝酸鹽氮、硝酸鹽氮）後加（jiā）和的辦法。二是以過硫酸鉀氧化，使有機（jī）氮和無機氮轉變為（wéi）硝（xiāo）酸鹽後，通（tōng）過離子（zǐ）選擇電極法對溶液中的硝酸根離子進（jìn）行測量，也可以用紫外法或還原為亞硝酸（suān）鹽後，用偶氮比色法，以及離子色譜法進行測定。

       2、凱氏氮

       凱氏氮是（shì）以凱氏法測得的的含（hán）氮量。它包括（kuò）氨氮和在此條件下能被轉（zhuǎn）化為銨鹽而測定的（de）有機氮化合（hé）物。此類有（yǒu）機氮主要指蛋白質、腖、氨基酸、核酸、尿素以及大量（liàng）合成的，氮為負三價的有機氮（dàn）化合物。不包括（kuò）疊氮化（huà）合物、聯氮、偶氮、腙、硝酸鹽、腈、硝基、亞硝基、肟和半卡巴腙類含氮化合物。由於水中一（yī）般存在的有機化合物多為前者，因此，在測定凱氏氮（dàn）和氨氮後（hòu），其差值即稱之為有機氮。

       測定（dìng）原理是加入硫酸加熱消解，使有機物中的胺基以及遊離氨和銨鹽均轉變為硫酸氫（qīng）銨，消解後的液（yè）體，使呈堿性蒸餾出氨，吸收（shōu）於硼酸溶（róng）液（yè），然後以滴定法或光度法測定（dìng）氨含量。測定凱（kǎi）氏氮（dàn）或有機氮，主要是為了了解水體受汙染狀況，尤其在（zài）評價湖（hú）泊和（hé）水庫的富營養化時，是個有意義的指標。

       3、氨氮

       氨氮是指遊離氨（或稱非離子氨，NH3）或離子氨（NH4+）形（xíng）態存在的氨。pH較高，遊離氨（ān）的比例較高；反之，銨鹽的比例高。氨（ān）氮是水體中（zhōng）的營養素，可導致水富營養化現象產生，是水體中的主要耗氧汙染物，對魚類及某些水（shuǐ）生生物有毒害。

       氨（ān）氮（dàn）對水生物（wù）起危害作用的主要是（shì）遊離氨，其毒性比銨鹽大（dà）幾十倍，並隨堿性的增（zēng）強而增大。氨氮毒性與池水的（de）pH值及水溫有密切關係，一（yī）般情況，pH值及水溫愈高，毒性愈強。

       常用來測定氨的兩個近似（sì）靈敏度的比色（sè）方法是經典的納氏試劑法和苯（běn）酚-次氯（lǜ）酸鹽法；滴定法和電極法也常用來測定氨；當氨氮含量高（gāo）時，也可采用蒸餾（liú）-滴定（dìng）法。（國標有納（nà）氏試劑法、水楊酸分（fèn）光光度法、蒸餾-滴定法）

       4、硝態氮（dàn）

       （1）硝酸鹽

       水中硝酸鹽是在有氧條件下，各（gè）種形態含氮化（huà）合物中*穩定的氮化合物，通常用以表示（shì）含氮有機物無機化作用*終階段的分解產物。當水樣中僅含有硝酸鹽而不存在（zài）其他有（yǒu）機或無機的氮化合（hé）物時，認為有機氮（dàn）化合物分解完全。如果水中含有較多量的硝酸鹽同時含有其他含氮化合物時，則表示有汙染物已經（jīng）進（jìn）入水係，水的“自淨”作用尚在進行。

       硝酸鹽氮的測定方法有離子選擇（zé）電極法、酚二磺酸分（fèn）光光度法、鎘柱還原法、紫外分光光度法、戴氏（shì）合金換（huàn）元法、離子色譜法、紫外法。

       其中電極（jí）法測量方便，範圍寬，而且價格（gé）便宜，對水樣要求較低；酚二磺酸分光光度法測量範圍寬（kuān），顯色穩定；鎘柱還原法適用於水中（zhōng）低（dī）含量（liàng）硝酸鹽測定；戴氏合（hé）金換元法（fǎ）適用於汙染嚴（yán）重並帶深色水樣；離子色譜法需要專用儀器，但可與其他陰離子聯合測定。

       （2）亞硝酸鹽

       亞硝酸鹽是氮循環的中間產物。亞硝態氮不（bú）穩（wěn）定，可以氧化成硝酸鹽氮，也可以還原成氨氮（dàn）。因此，在測定其（qí）含量的同時，並（bìng）了解水中硝酸鹽和氨的含量，則可以（yǐ）判斷水係被含氮化合物汙染的程度及自淨情況。
水中亞硝酸（suān）鹽（yán）的測定方法通常采用重氮-偶聯反應，使生成紅紫色染料。該方法靈敏度高、檢出限低、選擇性強。重氮試劑選用對氨基苯磺酰胺和對氨基苯磺酸，偶聯試劑為N-（1-萘基）-乙二胺和α-萘胺（有毒），N-（1-萘基（jī））-乙二胺用得較多。

       亞硝酸鹽氮的測定方法有N-（1-萘基）-乙二胺分光光度法、萃（cuì）取分光（guāng）光度（dù）法、離子色譜法、氣相色譜法（fǎ）等。（國標采用N-（1-萘基）-乙二胺分光（guāng）光度法、氣相（xiàng）色譜（pǔ）法等）

       三、各類氮的去除

       在汙水處理中氮的主要形（xíng）態是氨氮，但是還有一些（xiē）非（fēi）生活汙水中，含有有機氮或者硝態氮，這些氮構成了（le）99精品国产综合久久久久五月天說的各（gè）類的不同形態的氮，99精品国产综合久久久久五月天遇到這類（lèi）的氮一般是有（yǒu）機氮（dàn）通過水解酸化轉化成氨氮，然後硝化成硝態氮；硝態氮利用（yòng）反（fǎn）硝化來（lái）去除，歸根結底，總氮、氨氮、硝態氮、凱氏氮的（de）去除*終還是轉化成硝化（huà）與反硝化的氮的去除，其實（shí）也就是氨氮與硝態氮的去除！目前常見的（de）氮的去除技術有以下：

       1、化學沉澱法

       化學沉（chén）澱法又稱為MAP沉澱法，是（shì）通過（guò）向含有氨氮的（de）廢水（shuǐ）中投加鎂化物和磷酸或磷酸氫鹽，使廢水中的NH4﹢與Mg2﹢、PO43﹣在水溶液中反應生成磷酸銨鎂沉澱，分子式為MgNH4P04.6H20，從而達到去除氨氮（dàn）的目的。反應方程式如下:
Mg2﹢+NH4﹢+PO43﹣=MgNH4P04

       2、吹脫法

       吹脫法去除氨氮是通過調整pH值至堿性，使廢水中的氨離子向氨轉化，使（shǐ）其主要以遊離（lí）氨形（xíng）態存在，再（zài）通過載氣將遊（yóu）離氨從廢水中帶（dài）出，從而達到（dào）去除氨氮的目的。影響（xiǎng）吹脫效率的因素主要有pH值、溫度、氣液比、氣（qì）體流速、初（chū）始濃度等。目前（qián），吹脫法在高濃（nóng）度氨氮廢水處理中的應用較多。

       3、折點（diǎn）氯化法

       折點氯化法除氨的機理為（wéi）氯（lǜ）氣與氨反應生成無害的氮氣，N2逸人大氣，使反應源不斷向右進行。其（qí）反應（yīng）式（shì）為：NH4﹢+1.5HOCl→0.5N2+1.5H20+2.5H﹢+1.5Cl﹣
       當將氯氣通人廢水中達到某一點時，水中遊離氯含量較低，而氨的（de）濃度降為零;氯氣通人量超過該點時，水中遊離氯的量就會增加，因此，稱該點為折點，該狀態（tài）下的氯化稱為（wéi）折點氯化。

       4、催化氧化法

       催化氧化法是通過催化劑作用，在一定（dìng）溫度、壓力下，經空氣氧化，可使汙水（shuǐ）中的有機物和氨分別氧化分解成CO2、N2和H2O等無害物質，達到淨（jìng）化的目的。

       催化氧化法具（jù）有淨化效率高、流程簡單、占地麵積少等優點，多用於處理高濃度（dù）氨氮廢水。應用（yòng）難點在於如何防止催化劑流失（shī）以及（jí）對設備的腐蝕防護。

       5、電化學氧化法

       電化學氧化法（fǎ）是指利用具（jù）有催化活性的電極氧化去除水中（zhōng）汙染物的方法。影響因（yīn）素有（yǒu）電流密度、進水流量、出水放置時間和點解時間等。

       研究含氨氮廢水在循環流動式電解槽中的電（diàn）化學氧化，其中陽極為Ti/Ru02-TiO2-Ir02-SnO2網狀電極，陰（yīn）極為網狀鈦電極。結果（guǒ）表明，在氯離子濃（nóng）度為400mg/L，初始氨氮濃度為40mg/L，進水流量為600mL/min，電流密度為20mA/cm2，電解時間為90min時，氨氮去除率為99.37%。表明電解氧化含氨氮廢水具有較好（hǎo）的應用前景。

       6、全程硝化反硝（xiāo）化

       全程硝化反硝化是（shì）目前應（yīng）用*廣（guǎng）時間*久的一種生（shēng）物法，是在各種微生物作用下，經過硝化、反硝化等一係列反（fǎn）應將廢水中的氨氮轉化為（wéi）氮（dàn）氣，從而達到廢水（shuǐ）治理的（de）目的。全程硝化反硝化法去除氨氮需要經過兩個階（jiē）段：

       硝化反應（yīng）：硝化反應由好氧自養型（xíng）微生物完成，在有（yǒu）氧狀態下（xià），利用無機氮為氮源將NH4+化成NO2-，然（rán）後再氧化成NO3-的過程。硝化過程可以分成兩個階（jiē）段。*階段是由（yóu）亞硝化菌（jun1）將氨氮轉化為亞（yà）硝酸（suān）鹽（NO2-），第二階段由硝（xiāo）化菌將亞硝酸鹽轉化為硝酸鹽（NO3-）。

       反硝化反應：反硝化反應是在缺氧狀態下，反硝化菌將亞硝酸鹽（yán）氮（dàn）、硝酸鹽氮還原成氣態氮（dàn）（N2）的過程。反硝化菌為異（yì）養型微生物，多屬於兼性細菌，在缺氧狀態時，利用硝酸（suān）鹽中的氧作為電子受體，以有機物（汙水中的BOD成分）作為電子供體，提供能量並被氧化穩定。

       全程硝化反硝化工程應用中主要有AO、A2O、氧化溝等，是生（shēng）物脫氮工業中應用較為成熟的方法。

       7、同步硝（xiāo）化反硝化(SND)

       當硝化（huà）與反硝化在同一個反應器（qì）中同時進（jìn）行時，稱（chēng）為同時消化反硝化(SND)。廢水中的溶解氧受擴散速度限製在微生物絮體或者生物膜上的微環境區域產生溶解氧梯度，使微生物絮體（tǐ）或生物膜的外表麵溶解氧梯度，利於（yú）好氧硝化菌和氨化菌的生（shēng）長繁殖，越深入絮體或膜內部，溶解（jiě）氧濃度越低（dī），產生缺氧（yǎng）區，反硝化菌占優勢，從而形成同時消化反硝化過程。影響同時消化反硝（xiāo）化的因素有（yǒu）PH值、溫度、堿（jiǎn）度、有機碳源、溶解氧及汙泥齡等。

       8、短程消化反硝化

       短程硝化反硝化是在同一個反應器中，先在有氧（yǎng）的（de）條件下，利用氨氧化細菌將氨氧化成亞硝（xiāo）酸鹽，然後在缺氧的條件（jiàn）下，以有機物或外加（jiā）碳源作電子（zǐ）供體，將亞硝酸鹽直接進行反硝化生成氮氣。

       短（duǎn）程硝化反硝化過程不經曆硝酸鹽階段，節約生（shēng）物脫氮所需碳源。對於低C/N比的（de）氨氮廢水（shuǐ）具有一定的優勢。短程硝化反硝化具有汙泥量少（shǎo），反應時間短（duǎn），節約反應器體（tǐ）積等優點（diǎn）。但短程硝化反硝化要求穩定、持久的亞（yà）硝酸鹽積累，因此如何有效抑製硝（xiāo）化菌的活性成為關鍵。

       9、厭氧氨氧化

       厭氧氨氧化（huà）是在缺氧條件下，以亞硝態氮或硝態氮為電子受體，利用自養菌將氨氮直接氧（yǎng）化（huà）為氮氣的過程（chéng）。

       與傳統生物法相比，厭氧（yǎng）氨（ān）氧化無需外加碳（tàn）源，需氧量低，無需試（shì）劑進行中和，汙泥產量少，是較經濟的生物脫氮（dàn）技術。厭氧氨氧化的缺點是反應速度較慢，所需（xū）反應器容積較大，且碳源（yuán）對厭氧氨氧化不利，對於解（jiě）決可生化（huà）性差的氨氮廢水具有現實意義。

       10、膜分離法

       膜分離法是利用膜的選擇透過性對液（yè）體（tǐ）中的成分進行選擇性（xìng）分離，從而達到氨氮脫除的目的。包括反滲透、納濾、脫氨膜及電滲析等。

       脫氨膜係統一般用於高氨氮廢水處理中（zhōng），氨（ān）氮在（zài）水中存在以下平衡：NH4- +OH-= NH3+H2O運行中，含氨氮廢水流動在膜（mó）組件的殼程，酸吸（xī）收液（yè）流動在膜組件的管程。廢水中PH提（tí）高或者溫度上升時，上述平衡將會向右移動，銨根離子NH4-變成遊離的氣態NH3。這時氣態NH3可以透（tòu）過中空纖維表麵的微孔從殼程中的廢（fèi）水相進入管程的酸吸收液相，被酸液吸收立刻又變成離子態的NH4-。保持廢水的PH在10以上，並且溫度在35℃以（yǐ）上（50 ℃ 以下），這樣廢水相中的NH4就會（huì）源源不斷地變成NH3向吸收液相遷移。從而廢水側的氨氮濃度不斷下降；而酸吸收液相由於隻（zhī）有酸和NH4-，所以（yǐ）形（xíng）成的是非常純淨的銨鹽（yán），並且在不斷（duàn）地循環後達到（dào）一定的濃度，可以被回（huí）收利用。而該技（jì）術的使用一方麵可以大大的提升廢水中氨氮的去除率，另一（yī）方麵可以降低廢水處理係統的運營總（zǒng）成本。

       11、電滲析法

       電滲析法是（shì）利（lì）用施加在陰陽膜對之間的電壓去除水溶液中溶解的固體。氨氮廢水中的氨（ān）離子及其它離子（zǐ）在電壓的作用下，通過膜在含氨的濃水中富集，從而（ér）達到去除的目的。

       采用電滲析法處理高濃度氨氮無機廢水取得較好效果。對濃度為2000--3000mg/L氨氮廢水，氨氮去（qù）除率可（kě）在85%以上，同時可獲得8.9%的濃氨水。電滲析法（fǎ）運行過程中消耗的（de）電量與廢（fèi）水中氨氮的量成正比。電滲（shèn）析法處理廢水不受pH值（zhí）、溫度（dù）、壓力限製，操（cāo）作簡便。

       膜分離法的（de）優點是（shì）氨氮回收率高，操（cāo）作簡（jiǎn）便，處理效（xiào）果穩定（dìng），無二次汙染等。但（dàn）在處理高濃度氨氮廢水時，除了脫（tuō）氨膜（mó）外其他的的（de）膜易結垢堵塞，再生、反（fǎn）洗頻繁，增（zēng）加處理成本，故該法較適用於經過（guò）預處理（lǐ）的或中低濃度的氨氮廢水。

       12、離（lí）子交換法

       離子交換法是（shì）通過對氨（ān）離子具有很強選（xuǎn）擇吸附作用的材料去除廢水中氨氮的方（fāng）法。常用的吸附材料有活性炭、沸（fèi）石、蒙脫（tuō）石（shí）及（jí）交換樹脂等。沸石是一種三維空間結構的矽鋁酸（suān）鹽，有規（guī）則的孔道結構和空穴，其中斜發沸石對氨離子（zǐ）有強的選擇（zé）吸附能力，且價格低，因此工程上常用（yòng）斜發沸石作為氨氮廢水的吸附材料。影響斜發沸石（shí）處理效果的因素有粒徑、進水氨氮濃度、接觸時間、pH值等。

       沸石對氨（ān）氮的吸附效（xiào）果明顯，蛙石次之，土（tǔ）壤與（yǔ）陶粒效果較差。沸石（shí）去除氨（ān）氮的途徑（jìng）以離子交換（huàn）作用為主，物理吸附作用很小，陶粒、土壤和蛙石（shí）3種填料的離子交換作用和物理吸附作用的（de）效果相當。4種填料的吸附量在溫度為15-35℃內均隨溫度的升高而減小，在pH值為3-9範圍（wéi）內隨pH值升高而增大，振蕩6h均達到吸附平衡。

       離子（zǐ）交換法（fǎ）具有投（tóu）資小、工藝簡單、操作方便、對毒物和溫度不敏感、沸石經再生可重複利用（yòng）等優點。但處理高濃度氨氮廢水時（shí），再生（shēng）頻繁，給操作帶來不便，因此，需要與其他治理氨氮的方法（fǎ）聯合應用，或者用於治理低濃度氨氮廢水（shuǐ）。