浅谈水中氨氮污染的原因和处理

浅谈水中氨氮污染的原因和处理摘要：随着国家城市化进程的不断加快以及工业化水平的快速提高，我国地表水体中的氨氮污染问题日益严重。如此严重的污染状况，需要全社会重视氨氮对生活饮用水水质的影响，寻找水中氨氮污染的原因和相应的处理方法，为此，本文浅谈水中氨氮污染的原因与处理。关键词：氨氮、原水、污染、硝化法、折点加氯法正文：1、氨氮的概念：氨氮(ammonianitrogen,简称NH3-N)，指水中以游离氨(NH3)和铵离子(NH4+)形式存在的氮，两者的组成比决定于水的pH值和温度，当pH值偏高时，游离氨的比例较高，反之，则铵离子的比例较高，水温则相反。2、水中氨氮的标准限值：(1)地表水环境质量标准氨氮标准限值：(2)生活饮用水卫生标准氨氮标准限值：3、4、氨氮污染的主要原因生活污水和工业废水的集中排放：上游城镇未经处理排放的生活污水和工业废水中含有大量的有机氮和无机氮污染物，在微生物的作用下进一步分解生成为氨氮；农田退水：农业生产中大量使用的氮肥等营养元素未被充分吸收利用后经地表径流进入水体；短时雨水：短时强降雨会使表土沉积中的氮素、动物粪便、汽车尾气和生活垃圾中含有的大量氨氮等随径流进入水体，造成水体中的氨氮含量升高。4、北江清远段原水氨氮的情况2016年-2018年原水氨氮平均值统计表2016年-2018年原水氨氮平均值折线图从以上数据图表可以看出上半年北江清远段原水氨氮氨氮比下半年高，主要是因为上半年季节性雨水较多，使表土沉积中的氮素、动物粪便、汽车尾气和生活垃圾中含有的大量氨氮等随径流进入水体，造成水体中的氨氮含量升高。5、水中氨氮的检测方法水中氨氮的测定方法：纳氏试剂分光光度法、酚盐分光光度法、水杨酸盐分光光度法等。纳氏试剂分光光度法(本文所用氨氮数据的测定方法)：方法依据：《生活饮用水卫生标准检验方法》(GB/T5750.5-20069.1)方法检出限：0.02mg/L。方法原理：以游离态的氨或铵离子等形式存在的氨氮与纳氏试剂反应生成淡红棕色络合物，该络合物的吸光度与氨氮含量成正比，于波长420nm处测量吸光度。样品的预处理：无色澄清的水样可直接测定。色度、浑浊度较高和干扰物较多的水样，需经过蒸馏或混凝沉淀等预处理步骤。e.取50mL水样于比色管中，加入1.0mL酒石酸钾钠，混匀，加1.0mL纳氏试剂混匀后放置10min,于420nm波长下，用1cm比色皿，以纯水作参比，测定吸光度。从已绘制好的标准曲线上查出样品管中氨氮含量。6、氨氮污染的处理方法（1）氨氮的处理方法包括生物法和物化法。生物法处理过程基本为硝化和反硝化，对这两个过程进行工艺调整；物化法有吹脱法、折点加氯法、化学沉淀法、液膜法、电渗析、催化湿式氧化法、电化学氧化法、光催化氧化法、超声波法、离子交换法（沸石处理）等。（2）硝化法硝化反应是在好氧条件下通过好氧硝化菌的作用将废水中的氨氮氧化为亚硝酸盐或硝酸盐，包括两个基本反应步骤：由亚硝酸菌参与的将氨氮转化为亚硝酸盐的反应。由硝酸菌参与的将亚硝酸盐转化为硝酸盐的反应。亚硝酸菌和硝酸菌都是自养菌，它们利用水中的碳源，通过与NH3-N的氧化还原反应获得能量。反应方程式如下：亚硝化：2NH4++3O2T2NO2-+2H2O+4H+；硝化：2NO2-+O2T2NO3-硝化菌的适宜pH值为8.0〜8.4,最佳温度为35°C，温度对硝化菌的影响很大，温度下降10C，硝化速度下降一半。在缺氧条件下，利用反硝化菌（脱氮菌）将亚硝酸盐和硝酸盐还原为氮气，而从水中逸出由于兼性脱氮菌（反硝化菌）的作用，将硝化过程中产生的硝酸盐或亚硝酸盐还原成N2的过程，称为反硝化。反硝化过程中的电子供体是各种各样的有机底物（碳源）。以甲醇为碳源为例，其反应式为：6NO3-+2CH3OHT6NO2-+2CO2+4H2O；6NO2-+3CH3OHT3N2+3CO2+3H2O+6OH-反硝化菌的适宜pH值为6.5〜8.0；最佳温度为30C，当温度低于10C时，反硝化速度明显下降，而当温度低至3°C时，反硝化作用将停止；生物脱氮法可去除多种含氮化合物，总氮去除率可达70%〜95%，二次污染小且比较经济，因此在国内外运用最多。其缺点是占地面积大，低温时效率低。为了能使微生物正常生长，必须增加回流比来稀释原水；硝化过程不仅需要大量氧气，而且反硝化需要大量的碳源。（3）折点加氯法折点加氯法的原理是在含氨氮水中加入过量次氯酸钠，使含氨氮水中的氨氮被氧化为氮气。发生的反应表示为：C12+NH4+TNH2C1+2H++Cl-k1=2.9x106mol-1・L・S-1C12+NH2C1TNHCl2+H++Cl-k1=2.3x102mol-1・L・S-1CI2+NHCI2TNCl3+H++Cl-k1=3.4mol-1・L・S-16Cl2+2NH3TN2+6H++6Cl-根据上述化学方程式，可以计算得到理论上发生折点反应使氨氮完全转化为氮气所需的投氯量按重量比的话为Cl2/NH3-N=7.6。而在实际给水消毒过程中，产生折点的氯氮比往往在8-12以上。折点加氯实验：取北江水源水配制氨氮浓度为1.12mg/L，1.63mg/L，2.11mg/L三个浓度水样，投加次氯酸钠（比重1：1.10，有效氯10%），搅拌15min，测定加氯后氨氮，通过分析试验结果得出，水中氨氮含量会随着次氯酸钠和氨氮质量比增加而减少，当游离氯大量增加，将氯胺快速氧化为氮气，此时水中氨氮急剧下降达到去除率90%以上。结语随着工业的不断发展和人们生活水平的提高，水污染问题日益严重，氨氮作为水质检测的重要指标，其污染问题也随之严重，为了我们的健康和地球的和美我们应该重视经济发展和大自然的和谐问题，关注水质，减少对水质的污染和破坏，保护好我们的大自然。参考文献