水體中的（de）氮元素由於是造成富營養化的元（yuán）凶，往（wǎng）往是水汙染控製行業的科研和工程技（jì）術的關注重點，其重要性甚至不（bú）亞於有機汙染物。本文梳理了水體中氮元素中的常見存在形態以及各自的概念和測試方法。

       一（yī）、氮元素的關（guān）係

       進入水（shuǐ）體中的（de）氮主要有（yǒu）無機氮和有機氮之分。無機氮包括氨態氮（dàn）（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；
硝態氮包括硝酸鹽氮NO3--N和亞硝酸鹽氮NO2--N；
有機氮主要有尿素、氨基酸、蛋白質、核酸、尿（niào）酸、脂肪胺、有機堿、氨基糖等含氮（dàn）有機物；
可溶性（xìng）有機氮主要以尿素和蛋白質形式存在，它可以通過氨化等作用轉換為氨氮（dàn）；
凱氏氮包括有（yǒu）機氮與氨氮，不包括硝態氮。

       二、各類氮的成分分析

       目前，國標針對水（shuǐ）質中氮的分析主（zhǔ）要分（fèn）總氮、氨氮、硝態氮、凱氏氮4個方麵。

       1、總氮

       總（zǒng）氮是指可（kě）溶性及懸（xuán）浮顆粒中的含氮量（通常測定硝酸鹽氮、亞硝（xiāo）酸鹽氮（dàn）、無機銨鹽、溶解（jiě）態氨幾大部分有機含氮化合物中氮的總和）。可（kě）溶性總氮是指（zhǐ）水中可溶性及含可過濾性固體（小於0.45μm顆粒物）的含氮量（liàng）。總氮是衡量水質的（de）重要指（zhǐ）標之一。

       總氮的（de）測定方法，一是采用分別測定有機氮和無機氮化合物（氨氮、亞硝酸（suān）鹽氮、硝（xiāo）酸鹽氮）後加和的辦法。二是以過硫（liú）酸鉀氧化，使有機氮和無機氮轉變（biàn）為硝（xiāo）酸鹽後，通過離子選擇電極法對溶液（yè）中的硝酸根離子進行測量，也可以用紫（zǐ）外法或還原為亞硝酸鹽後（hòu），用偶氮比色法，以及離子（zǐ）色譜法進行測定。

       2、凱氏氮

       凱氏氮是以凱氏法測得的的含氮量。它（tā）包括氨氮和在此條件下能被轉化為銨鹽而測定的有（yǒu）機氮化合物（wù）。此類有機氮（dàn）主要指蛋白（bái）質、腖、氨基酸、核酸、尿素（sù）以（yǐ）及大量合成（chéng）的（de），氮（dàn）為負三價的有機氮化合（hé）物。不包括疊氮化（huà）合物、聯氮、偶氮、腙、硝酸鹽（yán）、腈、硝基（jī）、亞硝基、肟和半卡巴腙（zōng）類含氮化合物。由於水中一般存在的有機化合物多為前者，因（yīn）此（cǐ），在測定凱（kǎi）氏氮和氨氮後，其（qí）差值（zhí）即稱之為有機氮。

       測定原理是加入（rù）硫（liú）酸加熱消解，使有機物中的胺基以及遊（yóu）離（lí）氨和銨鹽均轉變為硫酸氫銨，消（xiāo）解後的液體，使呈堿性蒸（zhēng）餾出氨，吸（xī）收於硼酸溶液，然（rán）後以滴定法（fǎ）或（huò）光度（dù）法測定氨含量。測定凱氏氮或有（yǒu）機氮，主要是為了了解水體受（shòu）汙染狀況，尤其在評價湖泊和水庫的富營養化時，是個（gè）有意義的指標。

       3、氨氮

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

       氨氮對水生物起危（wēi）害作用的主要是遊離氨，其毒性比（bǐ）銨鹽大幾十倍，並隨堿性的增強而增大。氨氮毒性與池水的（de）pH值及（jí）水溫有密切關係，一般情況，pH值及水溫愈高，毒性愈強（qiáng）。

       常用來測定氨的兩（liǎng）個近似靈敏度的（de）比色方法是經典（diǎn）的納氏（shì）試劑法和苯酚-次氯酸鹽法；滴定法和電極（jí）法也常用來測定氨；當氨氮含量高時，也可采用蒸餾-滴定（dìng）法。（國標有納氏試劑法（fǎ）、水楊酸分光光度法（fǎ）、蒸餾-滴定法）

       4、硝態氮

       （1）硝酸鹽

       水中硝酸鹽是在有氧條件下，各種形（xíng）態含氮化合物（wù）中*穩定的氮化合物，通常用（yòng）以（yǐ）表示含氮有機物無機化作用（yòng）*終階段的（de）分解產物。當水樣中僅含有硝酸鹽而不存在其他有機（jī）或無機的（de）氮化合物時，認為有（yǒu）機氮化合物分解完全。如果水中（zhōng）含有較多量（liàng）的硝酸鹽同時含有其他含（hán）氮（dàn）化合物時，則表示有汙染物已經進（jìn）入水係（xì），水的（de）“自淨”作用尚在進行。

       硝酸鹽氮的測（cè）定方法有離子選擇電極（jí）法、酚二磺酸分光（guāng）光度法、鎘柱還原法、紫外分光光度法、戴氏合金換（huàn）元法、離（lí）子色譜法、紫外法。

       其中電極（jí）法測（cè）量方便，範圍寬，而且（qiě）價格便宜，對水樣要求較低；酚（fēn）二磺酸分光光度法測量範圍寬，顯色穩（wěn）定；鎘柱還原（yuán）法適用於（yú）水中低含量硝酸（suān）鹽測定；戴氏合金換元法適用於汙染嚴重（chóng）並帶深色水樣；離子色譜法需（xū）要專用儀器，但可與其他陰離子聯合測定。

       （2）亞硝酸（suān）鹽

       亞硝（xiāo）酸（suān）鹽（yán）是氮循（xún）環的中間產物。亞（yà）硝態氮不穩定，可以氧（yǎng）化成（chéng）硝酸鹽氮，也可以還原成氨氮。因此，在測定其含量的同時，並了解水中硝酸鹽和氨的含量，則可以判斷水係被含氮（dàn）化合物汙染的程度及自淨情況。
水（shuǐ）中亞硝酸鹽的測定方法通常采用重氮-偶聯反應（yīng），使生成紅紫色染料（liào）。該方法靈敏度高、檢出限低、選擇性強（qiáng）。重氮試（shì）劑選用對（duì）氨基苯磺酰胺和對氨基苯磺（huáng）酸，偶聯（lián）試劑為N-（1-萘基（jī））-乙二胺和α-萘（nài）胺（有毒），N-（1-萘基）-乙（yǐ）二胺用得（dé）較多。

       亞硝（xiāo）酸鹽（yán）氮的測定方法有N-（1-萘基）-乙二（èr）胺分光光度（dù）法、萃取分光光度法、離子色譜法、氣相色譜法（fǎ）等。（國標采用N-（1-萘基）-乙二胺分光光度法、氣（qì）相色譜法等）

       三、各類氮的去除

       在汙水處理中氮的（de）主要形態是氨氮，但是還有一些非生活汙水中（zhōng），含（hán）有有機氮或者硝態氮，這些氮構成了我們說的各類的不同形態的氮，我們遇到這類（lèi）的氮一般是有機氮通（tōng）過水解酸化轉化成氨氮，然後硝化成硝態氮（dàn）；硝態氮利用反硝化（huà）來去除，歸（guī）根結底，總氮、氨（ān）氮、硝態氮、凱氏氮的去除*終還是轉化成硝（xiāo）化與反硝化的（de）氮的去除（chú），其實也就是氨氮與硝態氮的去除（chú）！目前常見的氮的去除（chú）技術有以下：

       1、化（huà）學沉澱法

       化學沉澱法又（yòu）稱為MAP沉澱法（fǎ），是通過（guò）向含有氨氮的（de）廢水中投加（jiā）鎂化（huà）物和磷酸或磷酸（suān）氫（qīng）鹽，使廢水中的NH4﹢與Mg2﹢、PO43﹣在水溶液中反（fǎn）應生成（chéng）磷酸銨鎂沉澱，分子式為MgNH4P04.6H20，從（cóng）而達到去除氨氮的目的。反應方程（chéng）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（zhuǎn）化，使其主要以遊離氨形態存在，再通過載氣將遊離氨從廢（fèi）水（shuǐ）中（zhōng）帶出，從（cóng）而達到去（qù）除（chú）氨氮的目的（de）。影響吹（chuī）脫效率的（de）因素主要有pH值、溫度、氣液比、氣體流速、初始濃（nóng）度等。目前，吹脫法在高濃度氨氮廢水處理中（zhōng）的應用較多。

       3、折點氯化法

       折點氯化法除氨的機理為氯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。其反應式為：NH4﹢+1.5HOCl→0.5N2+1.5H20+2.5H﹢+1.5Cl﹣
       當將氯氣通人（rén）廢水中達到某一（yī）點時，水中遊離氯含量較低，而氨的濃度降為零;氯氣通人量超過該點時，水中遊離（lí）氯的量就會增加，因此（cǐ），稱（chēng）該點為折點，該狀（zhuàng）態下的氯化稱為折點（diǎn）氯化。

       4、催化氧化法

       催化氧化法是通過催化劑作用，在（zài）一定溫（wēn）度、壓力下，經空（kōng）氣氧化，可使（shǐ）汙水中的有機物和氨分別氧化分解成CO2、N2和H2O等無害物質，達（dá）到淨化的目的。

       催化氧化法具有（yǒu）淨化效率高（gāo）、流程簡單、占地麵積少等優點，多用於處理高濃度氨氮廢水。應（yīng）用難（nán）點在於如何防止催化劑流失以（yǐ）及對設備的腐蝕防護。

       5、電（diàn）化（huà）學氧化法

       電化學氧化法是指利用具有催化活性的電極氧化去除水中汙染物的方法。影響因素有電流密度、進水流量、出水放置時間和點解時間等。

       研（yán）究（jiū）含氨氮廢水在循環流動式電解（jiě）槽中（zhōng）的電化學氧化，其中陽極為Ti/Ru02-TiO2-Ir02-SnO2網狀電極，陰極為網狀鈦電極。結果表明，在氯離子濃度為400mg/L，初始氨氮濃度（dù）為（wéi）40mg/L，進水流量（liàng）為（wéi）600mL/min，電流密度為（wéi）20mA/cm2，電解時間為90min時，氨氮去除率為99.37%。表明電解氧（yǎng）化含（hán）氨氮廢水具有較（jiào）好的應用前景。

       6、全程硝化反硝化

       全程硝化反硝（xiāo）化是目前應用（yòng）*廣時（shí）間*久的一種生物法，是在各種微生物作用下，經過硝化、反硝化等一係列反應將廢水中（zhōng）的氨氮轉（zhuǎn）化為氮氣，從而達到廢水治理的目的。全程硝化反硝化法去（qù）除氨（ān）氮需（xū）要經過兩個階段：

       硝化反應：硝化反應由好氧自養型微生物完成，在有（yǒu）氧（yǎng）狀態下，利用無機氮為氮源將NH4+化成NO2-，然後再氧化成NO3-的（de）過程。硝化過程可以分成兩個階段。*階段是由亞硝化菌將氨氮轉化（huà）為亞硝酸鹽（NO2-），第二階段由硝化菌將亞（yà）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氮（dàn）、硝酸鹽氮（dàn）還原成氣態氮（dàn）（N2）的過程。反硝化菌（jun1）為異養型微生物，多屬於兼性（xìng）細菌，在缺氧狀態時，利用硝酸鹽中的氧作（zuò）為電（diàn）子受體，以有機物（汙水中的BOD成分）作為（wéi）電子供體，提供能量並被氧化穩定。

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

       7、同步硝化反硝化(SND)

       當硝化與反硝化在同（tóng）一個反應器中同時進行（háng）時，稱為同時消化反硝化(SND)。廢水中的（de）溶解氧受擴散速（sù）度限製在微生物絮體或者生物膜上的微環（huán）境區域產生溶解氧梯度，使微生物絮體或生物膜的外表麵溶解氧梯度，利於好（hǎo）氧硝化菌和氨化菌的生（shēng）長繁殖（zhí），越深入絮體或膜內部，溶解（jiě）氧濃度越低，產生缺氧區，反硝化菌占優勢，從而（ér）形成同時消化反硝化過程。影響同時消化反硝化的因素有PH值、溫度、堿度、有機碳源、溶解氧及汙泥齡等（děng）。

       8、短程消化反硝化

       短程硝化反硝化（huà）是在（zài）同一個反應器中，先在（zài）有氧的條件（jiàn）下，利用（yòng）氨氧化細菌將氨氧化成亞硝酸鹽，然後在缺氧的條件下，以（yǐ）有機物或外加碳源作電子供體，將亞硝酸鹽直接進行反硝化生成氮氣。

       短程硝（xiāo）化反硝化過程不經曆硝酸鹽階段，節約生物脫（tuō）氮所需碳源。對於低C/N比的氨氮廢水具有一定的優勢。短程硝化反硝化具有汙泥量少（shǎo），反應（yīng）時間短，節約反應器體積等（děng）優點（diǎn）。但短程硝化反硝化要求穩定、持久的亞硝酸鹽積累，因（yīn）此如何有效抑製（zhì）硝化菌的活性成為關鍵。

       9、厭氧氨氧化

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

       與傳統生物法相比，厭氧氨氧（yǎng）化無需外加碳（tàn）源，需氧量低，無（wú）需試劑進行中和，汙泥產量少，是較經濟的生物脫氮技術（shù）。厭氧（yǎng）氨（ān）氧化的缺點（diǎn）是反應速（sù）度較慢，所需反應器容積較大，且碳源對厭氧氨氧化不利，對（duì）於（yú）解決可生化性差的氨氮廢水具有現實意義。

       10、膜分離法（fǎ）

       膜分離法是利用膜的選擇透過性對液體中的成分（fèn）進行（háng）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（jí）電滲析等。

       脫氨膜係統一般（bān）用於高氨氮廢水處理（lǐ）中，氨氮（dàn）在水中存在以下平衡：NH4- +OH-= NH3+H2O運行中，含氨氮廢水流動在膜組件的（de）殼程，酸吸收（shōu）液流動在膜組件的管（guǎn）程。廢（fèi）水中（zhōng）PH提高或（huò）者溫度上升時，上述平衡將會向右移動，銨根離子（zǐ）NH4-變成遊離的氣態NH3。這時氣態NH3可以透過中空纖維表麵的微孔從殼程中的廢水相進入管程的（de）酸（suān）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℃以上（50 ℃ 以下），這樣廢水相中的NH4就會源源不斷地變成NH3向吸收液相遷移。從（cóng）而廢水側的氨氮濃度不斷下降；而酸吸收液相由於隻有酸和（hé）NH4-，所以形成的是非（fēi）常純淨的銨鹽，並且在（zài）不（bú）斷地循環後達到一定的濃度，可以被回收利用。而該技術的使用一（yī）方麵可以大大的提升（shēng）廢水中氨氮的去除率，另（lìng）一方麵可以降低廢水處理係統的運營總成本（běn）。

       11、電滲析法

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

       采用電（diàn）滲析法處理高濃度氨氮無機廢（fèi）水取得較好效果。對濃度為2000--3000mg/L氨（ān）氮廢水，氨氮去除率（lǜ）可在85%以上，同時可獲得8.9%的濃氨水。電滲（shèn）析法運行過（guò）程中（zhōng）消耗的電量與廢水（shuǐ）中（zhōng）氨氮的量成正比。電滲析法處理廢水不受pH值、溫度、壓力限製，操作簡便。

       膜分離法的優點是氨氮回收率高（gāo），操作（zuò）簡便，處理效果穩定，無二次（cì）汙（wū）染（rǎn）等。但在處理高濃度氨氮廢水時，除（chú）了脫氨膜外（wài）其他的的膜易結垢堵塞，再（zài）生（shēng）、反（fǎn）洗頻繁，增加處理成本，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、離子交換法

       離子交（jiāo）換法是通過對氨離子（zǐ）具有很強選擇吸附（fù）作用的材料去除廢水中氨氮的方法。常用的吸附材料有活性炭、沸石、蒙脫石及交（jiāo）換樹脂等。沸石是一種（zhǒng）三維空（kōng）間結構的矽鋁酸鹽，有規則的孔道結構和（hé）空穴，其中斜發沸石對氨離子有強的（de）選擇吸附能力，且價格低，因此工程上（shàng）常用斜發沸石作為氨氮廢水的吸附材料。影響斜發沸石處理效果的因素有粒徑、進水氨氮（dàn）濃度、接觸時間、pH值等（děng）。

       沸石對氨氮的吸附效果明顯，蛙（wā）石（shí）次之，土（tǔ）壤與陶粒效果較差（chà）。沸石（shí）去除（chú）氨氮的（de）途徑以離（lí）子交換作用為主，物理吸附作用很小，陶粒、土壤和蛙石3種填料（liào）的離子（zǐ）交換作用和物理吸附作用的效果相當。4種填料的吸附量在（zài）溫（wēn）度為15-35℃內均隨溫度的升高而減小，在pH值為3-9範圍內隨pH值（zhí）升高而增大，振蕩6h均達到吸附平衡。

       離（lí）子交換法具有投資小、工（gōng）藝簡單、操作方便、對毒物和溫度（dù）不敏（mǐn）感、沸石經再生可重複利用（yòng）等（děng）優點。但處理高濃度氨氮廢水（shuǐ）時，再生頻繁，給（gěi）操作帶來不便，因此，需要（yào）與其他治理氨氮的方法聯合應用，或者用於治理低濃度氨氮廢水。