饮用水中的氨氮问题

饮用水中的氨氮问题摘要对当前我国地面水环境污染状况进行了归纳，认为氨氮污染是我国饮用水处理中普遍面临的问题。对饮用水中氨氮浓度过高可能产生的水质问题进行了探讨，认为可能造成饮用水中亚硝酸盐浓度过高。国内外饮用水标准的比较表明，欧洲国家对饮用水中氨氮有严格的要求，我国对水源水的氨氮限值有规定，但饮用水标准中没有规定，应该逐步推行氨氮标准。目前去除氨氮的最好方法是生物预处理技术。关键词饮用水氨氮水质标准1饮用水处理中氨氮问题现状作为有机生命体的重要组成元素，氮在自然环境中存在一个循环过程。由于城市人口集中和城市污水处理相对不力，以及农业生产大量使用化学肥料，使地表水体中的氨氮达到了较高的浓度。根据90年代中国环境状况公报［1〜7］的统计（见表1），我国地表水环境污染状况堪忧，七大水系中仅长江、珠江情况较好，且水质有逐年下降的趋势，氨氮在地表水体超标污染物中出现频率非常高。上海某水厂从黄浦江下游取水，1995年其原水氨氮变化如图1所示。从图中可以看出，该厂原水氨氮污染较严重，很多时间在2mg/L以上，最高可达6〜7mg/L，用如此污染状况的原水生产自来水，需重视氨氮对饮用水水质的影响。2氨氮浓度过高时的问题水中的氮主要以氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮和有机氮几种形式存在。在特定条件下，如氧化和微生物活动，有机氮可能转化为氨氮。好氧情况下，氨氮又可被硝化细菌氧化成亚硝酸盐氮和硝酸盐氮。表190年代我国七大水系污染状况统计水中氨氮浓度并非固定不变，而是可在多种氮的存在形式间互相转化。我国地面水环境质量标准的说明［8］中指出了水中三氮（氨氮、亚硝酸氮和硝酸氮）出现的水质意义，见表2。由表2可知，根据原水中三氮出现情况的不同，水质呈现不同的污染特征。但只要水中有氨氮出现，则表示水体受到新的污染，水体自净尚未完成。自来水厂面对这样的原水，为了保证饮用水安全，应该采取相应的水处理措施。2(X)0Vol.16中国给水排水No.II表I9。年代我国七大水系污染状况统i-年份项目长江黄河除江松花江海河IW2比例（幻I、11:58：111:22;n\v：2()1524;ni：6；R\V:70i.n：47；m：6；IV.V:47I、11:13;ni：2o；IV、V:67IIL26:IV、V；74111:14:IV.V:86i.n：i6；ni：io；IV.V：74主要污染物有机物么fli有机物、故、氛tlHgJR氮有机物.»、Hg、氨氮.fff有机物责、有机物、氛氮1993比例（物i、n：37n：3i:IV.V:32i、n：i3；TTI：18;IV.V：69I.II29.in：40；IV、V：31i、n：i8.3：111:15.7;IV、V:66m：38;I\\V：62ITI：I3;R'.V：87m：5o；IV.V：50主要污染物COD戚酚、次就.AsCODv“.酚、Bon女纨氨氮、Cu.A《CO%itt、级氨Hg、氛氮•酚CODm..、Hg・氮务..fii.CuCODMn、酰•1994比例（物1、11:42:m：29;IV、V:29i.n：?；ni：27；IV.V:66I,11:39:ni：43:n\v：i8】、n：i6；m：4o；IV、V:44I.H:6:TTI：23;IV.V:7iI.11:32:ni:24.IV、V:44主要污染物CODmo.69、级氛.('u.AsCVDm..69、BCD、猥？I豆氮.、AJCODm„氨氮COD”COD、.豆氮迎1，CN・COD皿、酚，织凯BOD1995比例（饥k11:45:rn：3i:IV、V：24I・11:5:TTI：35;IV.V:MJI.11:31:01:47;IV、V:221,11:27;m：22；n\v：mI・11:4:TTI：29;1V・V:6/I.11:42：ni：i7；n\v：4i主要污染物COD“职<•5CODmh.酚、BODW额.氨氮、<X）DMnWDm,.、氮氮COD«..豆氮.fiSCODMn、酚,板氨BOD1996比例（%）I.11:38.S;ITI：33.7：Rr.V:27.51、11:8.2;m：26.4;I\\V:65.41、n：49.5;m：3i.2；IV.V:19.3i、n：i7.6；m：3i.2；R\V:5L21、11:2.9;m：24.3;I\\V:72.8I.11:39.7;111:19.2;I\\V:41.l主要污染物CODmh.fff、钮氧4、—CODwn.fff、BQD.翅氯氨氮、As、CODmhCOD皿鬲氮CODmh.fff、我育.H妙COM.W、5ffi、Ci、HpCODMn、酚・SIHBOD1997比例（%）IJini67.7.IV.V:32.3I\:66.7i.n.ni62.5；IV:29.2:Y:8.3干流以ni.n为主IV:7().6\以下:50\以下:SO主要污染物COD“职BODCODmh.酚、BODW额.SlS*Hg・(Y)DunWDm,.、氮氮COD“•酚、BODCODmh.«、竟每,BODCODwnBOD.1998比例（,）1411:67：111:4:V.4n：24：ni：5；I\t：47;\以下A赫黑Illim：i7；IV:18;V:6:\以下:4815.ITT：4;IV:10:V:9;'以下:53I4.5.H:Z.3;m：4.5;I\r:22.7;V4.5:'以下:6I.4d62下主要污染物CODg.SS>SSJUMM、石油、ssCODg、BODCX）Dm..、氨氮石油、的CODm,.、象氮部石油注I・ILIIL1V.V分别表示按照我国地面水环境质量标准划分的I.IRIIL\和V类水体.水中氮氮浓度并非固定不变,而是可在多种氮 辛2三掌氮化合/在原水中出现的含义的在在形*间方相扶仆.珏国柚而永环信伟品坛淮 Rh：・n|n。;・n|nc;・> 童义I洁崎入检支士诡鬲表2三种含氮化合物在原水中出现的意义NH+4-NNO2-NNO--N3意义+--水新近被污染++-新近被污染，分解正在进行+++水以前被污染，已开始分解并仍有新污染-++水中污染物已分解，趋向自净+-+旧污染分解已完成，现又有新污染-+-污染已分解，但未完全自净或硝酸盐还原为亚硝酸盐--+水中污染物都已分解并达到了净化---清洁水注“+”表示在水中出现；到目前为止还没有看到过饮用水中氨氮危害人体健康的报道，但在地表水体中如果存在较高的氨氮，能对水生生物造成毒害，毒害作用主要是由水中非离子氨(NH3)造成的。水中氨氮以铵根(NH+4)和非离子氨(NH3)两种形式存在，这两种成分的比例随水温和pH值变化，以铵根为主。水中的亚硝酸盐不稳定，易在微生物或氧化剂的作用下转化为硝酸盐和氨氮。硝酸盐和亚硝酸盐浓度高的饮用水可能对人体造成两种健康危害［1〜7］，即诱发正铁血红肮症(尤其是婴儿)和产生致癌的亚硝胺，这两种危害都是亚硝酸盐直接造成的，因而对硝酸盐的浓度限制较宽。自来水中含高浓度的氨氮也可能产生亚硝酸盐的问题，尤其是在我国多层建筑广泛采用的屋顶水箱中。屋顶水箱容易受到二次污染，也容易造成死水，使自来水在水箱中停留较长时间才被用户使用。用含氨氮的自来水厂滤后水加氯后进行贮放试验，结果见图2。试验水样(滤后水)含氨氮1.38mg/L，加氯后水样的余氯为2.0mg/L，密闭贮存于5L棕色瓶内，放置在室内环境中，检测时从中取出少量水样分析余氯、氨氮和亚硝酸盐氮。试验期间水温从25°C逐渐升高至27°C。由图2可知，2mg/L的余氯经2d就被消耗掉90%，同时开始进行硝化反应。在开始2d内氨氮稍有下降，应该是同水中余氯反应的结果。第5〜8d，有一个硝化反应的高峰期，这段时间内氨氮浓度迅速下降，同时亚硝酸盐氮浓度迅速升高，最高时达到约0.7mg/L。另外，饮用水中氨氮浓度较高，在消毒时会产生令人厌恶的嗅和味。3国内外饮用水标准对氨氮浓度的规定美国、前欧共体和WHO所制定的饮用水标准，代表了目前世界的先进水平。由于常规处理难以去除氨氮，且西方国家近年水源保护较好，原水氨氮浓度不高，目前各国饮用水标准中对氨氮的规定不一，见表3。表3国内外饮用水标准中对氨氮限值mg/L标准名称 氨氮限值TOC\o"1-5"\h\z原欧共体（1998） 0.5中国（1985） -美国（1996） -日本（1993） -WHO（1992） 1.5法国（1989） 0.5荷兰（1984） 0.2德国（1990） 0.5韩国（1984） 0.5从表3可以看出，在饮用水标准中对氨氮有规定的主要是欧洲国家，其他如美国、日本都没有规定。我国现行的饮用水标准（GB5749-85）中对氨氮没有规定，而文献［9］中推荐的一类水司（供水量100X104m3/d以上的自来水公司）88项指标中，规定氨氮（以NH3计）的标准值为0.5mg/L。我国生活饮用水水源水质标准［10］将饮用水水源分为1、11两级，其中对原水氨氮的规定是：1级、II级W0.5mg/L。水质指标超过II级标准限值的水源水，不宜作为生活饮用水的水源。若限于条件需加以利用，应采用相应的净化工艺进行处理。综上所述，我国并不是缺少对饮用水源的氨氮规范，而是目前自来水厂采用的标准GB5749-85中，没有氨氮的限值。去除污染原水中的氨氮，需要较高的经济投入。在我国目前的经济条件下，普遍要求处理水中的氨氮较难实施，但有条件的自来水厂或原水受氨氮污染严重的水厂，应该逐渐实施去除水中的氨氮，还要逐步将这一要求推广开来。4解决饮用水中氨氮的方法解决饮用水中氨氮污染的根本方法是控制水源污染，在当前的实际情况下，应该在水厂中强化、增加处理工艺，去除原水中的氨氮。目前生物法处理是去除原水氨氮最有效、最经济的方法。生物预处理技术是在常规处理之前进行生物处理，该工艺不仅能去除60%〜90%的原水氨氮，而且对水中有机物（CODMn、TOC等）、浊度、色度和锰等均有一定的去除效果，特别适合原水遭到较严重有机污染的水厂采用。除此之外，生物活性炭深度处理工艺也能去除水中的氨氮，但受工艺条件限制，去除能力有限。有些水厂常采用折点加氯的方法来去除氨氮，在原水被有机物污染的情况下，折点加氯会产生大量有机氯化物，使饮用水的安全性下降，因而一般不提倡使用折点加氯工艺。5结论目前我国地表水污染情况较严重，饮用水源大多受到氨氮污染。原水中