水體中的氮元素由於是造成富營養化的元凶，往往（wǎng）是水汙染控製行業的科研和工程技術的關注重點，其（qí）重要性甚至不亞（yà）於有機汙染物。本文梳理（lǐ）了水體中氮元素中的常（cháng）見存在形態以及各自的概念和測試方法。

       一、氮元素的關係

       進入水體中（zhōng）的氮主要（yào）有無機氮和有機氮（dàn）之分（fèn）。無機氮包括氨態氮（簡稱氨（ān）氮）和硝態氮。
氨氮包括遊離氨態（tài）氮NH3-N和銨（ǎn）鹽態氮NH4+-N；
硝態氮包括（kuò）硝酸鹽氮NO3--N和亞硝酸鹽氮NO2--N；
有機氮（dàn）主要有尿素、氨（ān）基酸、蛋（dàn）白質、核酸（suān）、尿（niào）酸、脂肪胺、有機堿、氨基（jī）糖等含氮有機物（wù）；
可溶性有機氮主要以尿素和蛋白質形（xíng）式存在，它可以通過氨化等（děng）作用轉換為氨氮；
凱氏氮包括有機氮與氨氮，不包括硝態氮。

       二、各類氮的（de）成分分（fèn）析

       目前，國標針對（duì）水質中氮的分析主要分總氮、氨氮、硝態氮、凱氏氮4個方麵。

       1、總氮

       總氮是指可溶性及懸浮（fú）顆粒中的含氮量（通常測定硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮、無機銨鹽、溶解態氨（ān）幾大部分有機（jī）含（hán）氮化合物中（zhōng）氮的總和）。可（kě）溶（róng）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（wù））的含氮量。總氮是衡量水質的重要指標之一。

       總（zǒng）氮的測定方法，一是采用分別測定有機氮和無機氮化合物（氨氮、亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮）後加和（hé）的辦法。二是以過硫酸鉀氧化（huà），使有機氮和無機氮轉變為硝酸鹽後，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（yě）可以用紫外法或還原為亞硝酸鹽後，用偶氮比（bǐ）色法，以及離（lí）子色譜法進行測定（dìng）。

       2、凱氏氮

       凱氏氮是以凱氏法測得的的含氮量。它包括氨氮和在此條件（jiàn）下能被轉化為銨鹽而測定的有機氮化合物。此類有機氮主要指蛋白質、腖、氨基（jī）酸、核酸、尿素以及大量合成的，氮為負三價的有機氮化合物。不包括疊氮化合物、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（wù）。由於水中一般存在的有機化合物多為（wéi）前者，因（yīn）此，在（zài）測定凱氏氮和氨氮後，其（qí）差值即稱之為有機氮。

       測定原理是加入硫酸加熱消解，使（shǐ）有機物中的胺基以及遊離氨和（hé）銨鹽均轉變為硫酸氫銨，消解後的液體，使呈堿性蒸餾出氨，吸收於硼酸溶液，然後以滴定法或光度法測定氨含量。測定凱氏氮或有機氮，主要是為了了解水體受（shòu）汙染狀況，尤其在評價湖（hú）泊和水庫的富營養化時，是個有意義的指（zhǐ）標（biāo）。

       3、氨氮

       氨氮是指遊離氨（或（huò）稱非離子氨，NH3）或（huò）離（lí）子氨（NH4+）形態存在的氨。pH較高，遊離（lí）氨的比例較高；反之，銨鹽的比例高。氨氮是（shì）水體中的營養（yǎng）素，可導致水富營養化現象產（chǎn）生，是水體（tǐ）中的主要耗氧汙染（rǎn）物，對魚類及某些水生生物（wù）有毒害。

       氨氮（dàn）對水生物起危害作用的主（zhǔ）要（yào）是遊（yóu）離氨，其毒性比銨鹽大幾十倍，並（bìng）隨堿性的增強而（ér）增大。氨氮毒性與池水的pH值及水溫有密切關係，一般情況，pH值及水溫愈高（gāo），毒性愈強。

       常（cháng）用來測（cè）定氨的兩個近似靈敏度的比色方法是經典的納（nà）氏（shì）試劑法和苯酚-次氯酸鹽法；滴定法和電極法也常用來測定氨；當氨氮含量高時，也可采用蒸餾-滴（dī）定法。（國標有納氏試劑法、水楊酸分光光度法、蒸餾-滴定法（fǎ））

       4、硝態（tài）氮

       （1）硝（xiāo）酸鹽

       水中硝酸鹽是在有（yǒu）氧條件下，各種形態含氮化合物（wù）中*穩定的氮化合（hé）物，通常用以表示含氮有機物無（wú）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其他有機或無機的氮（dàn）化合物時，認為有（yǒu）機氮化合物分解完全。如果水中含（hán）有較多量的硝酸鹽同時含有其他（tā）含氮化（huà）合物（wù）時，則表示有汙染物已經（jīng）進入水係，水的“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法、酚二磺酸分光光度法、鎘柱還原法、紫外分光光度（dù）法、戴氏合金換元法、離子色譜法、紫外法（fǎ）。

       其中電極法測量方便，範圍寬，而且價格便宜，對水樣（yàng）要求較低（dī）；酚二磺酸（suān）分光（guāng）光度法測量範圍寬，顯色穩定；鎘柱還原法適用於水中低含量硝酸鹽測定；戴（dài）氏（shì）合（hé）金換元法（fǎ）適用於汙染嚴重並帶深色（sè）水樣；離子色譜法需要專用儀器，但可與（yǔ）其他陰離（lí）子聯合測定。

       （2）亞硝酸鹽

       亞硝酸（suān）鹽是氮循環的中（zhōng）間產物。亞（yà）硝態氮不穩定，可以氧化成硝酸鹽氮，也可以還（hái）原成氨氮。因（yīn）此，在測定其含量的同（tóng）時，並了解水中硝酸鹽和氨的含量，則可以判斷水（shuǐ）係被含氮化合物汙染的程度及自淨情（qíng）況。
水中亞硝酸鹽的測定方法通常采用重（chóng）氮（dàn）-偶（ǒu）聯反應，使生成紅紫（zǐ）色染料。該方法靈敏度高、檢出限低、選擇性強。重（chóng）氮試劑選用對氨（ān）基苯磺酰（xiān）胺和對氨基苯（běn）磺酸，偶聯試劑（jì）為N-（1-萘基）-乙二胺和α-萘胺（有（yǒu）毒），N-（1-萘（nài）基）-乙二胺用得較多。

       亞硝酸鹽氮的測定方法有N-（1-萘基（jī））-乙二胺分光（guāng）光度法、萃取分光光度法、離（lí）子色譜（pǔ）法、氣相色譜法等（děng）。（國標采用N-（1-萘基）-乙二胺分光（guāng）光（guāng）度法、氣相色譜法等）

       三、各類氮的去（qù）除

       在汙水處理中氮的主要形態是氨氮（dàn），但是還有一些非生活汙水中，含有有機氮或（huò）者硝態氮，這些氮構成了我們說的各類的不同形態（tài）的氮，我們遇到這類的氮一般是有機氮通過（guò）水解酸化轉化成氨氮，然後硝化成硝（xiāo）態氮；硝態氮利用反硝化來去除，歸根結底（dǐ），總氮、氨氮、硝態氮、凱氏（shì）氮的去除*終還是（shì）轉化成硝化與反硝化的氮的（de）去除，其實也就是（shì）氨氮與硝態氮的去除！目前常見的氮的去除技術有以（yǐ）下：

       1、化學沉澱法

       化（huà）學沉澱法又稱為MAP沉澱法，是通過向含（hán）有氨氮的廢水中投加鎂化物和磷酸或磷酸（suān）氫鹽，使廢水中的NH4﹢與Mg2﹢、PO43﹣在水（shuǐ）溶液中反應生（shēng）成磷（lín）酸銨鎂沉澱，分（fèn）子式為MgNH4P04.6H20，從而達到去除（chú）氨（ān）氮的目的。反應方程（chéng）式如下:
Mg2﹢+NH4﹢+PO43﹣=MgNH4P04

       2、吹脫法

       吹（chuī）脫法去除氨氮是通過調整pH值至堿性，使廢水中的（de）氨離子向氨轉化，使其主要以遊離氨形（xíng）態存在，再通過載氣將遊離氨從廢水中帶出，從而達到去除氨氮的目的。影響吹脫效率（lǜ）的因素主要有pH值、溫度、氣液比、氣（qì）體流速、初始（shǐ）濃度等。目前，吹脫法在高濃度氨氮（dàn）廢水處（chù）理中的應（yīng）用較多。

       3、折點氯（lǜ）化法（fǎ）

       折（shé）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（duàn）向右進行。其反應式為：NH4﹢+1.5HOCl→0.5N2+1.5H20+2.5H﹢+1.5Cl﹣
       當（dāng）將氯（lǜ）氣通人廢水中達到某一點時，水中（zhōng）遊離氯含量較低，而氨的（de）濃（nóng）度降為零;氯氣通人量超過該點時，水中遊（yóu）離（lí）氯的量就會增加（jiā），因此，稱該點為（wéi）折點，該狀態（tài）下的氯（lǜ）化稱為折點（diǎn）氯化。

       4、催化氧（yǎng）化法

       催化氧化法（fǎ）是通過（guò）催化劑作用，在一定溫度、壓力下（xià），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（děng）無（wú）害物質，達到淨化的目的。

       催化（huà）氧化法具有淨化效率高、流程簡單、占地麵積少等優點，多用於處（chù）理高濃度氨（ān）氮廢水。應用難點在於如何防止催化劑流失以及對設備的腐蝕防護。

       5、電（diàn）化學（xué）氧化法

       電化學（xué）氧化法是（shì）指利用具有催（cuī）化活性的電（diàn）極氧化去除水中汙染物的（de）方法。影響因素有電流密度、進水流量、出（chū）水放置（zhì）時間和點（diǎn）解時間等。

       研究含氨氮廢水在循環（huán）流（liú）動式電解槽中的電化學氧化（huà），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（lí）子濃度（dù）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（yǒu）較好的應用前景。

       6、全程硝化反硝化

       全程硝化（huà）反硝化是目（mù）前應用*廣時間*久的一種生（shēng）物法，是在各（gè）種微（wēi）生物作用下（xià），經過硝（xiāo）化、反硝化等一係列反應將廢（fèi）水中的氨氮轉化為氮氣，從而達到廢水治理的目的。全程硝化反硝化法去除氨氮需要經過兩個階段：

       硝化反應：硝化反應由好氧自養型微生（shēng）物完成，在有氧狀態下，利用無機氮（dàn）為氮（dàn）源將NH4+化成NO2-，然後再氧化成NO3-的過程。硝化過程可以分成兩個階段。*階段（duàn）是由亞硝化菌將氨氮（dàn）轉化為亞硝酸（suān）鹽（NO2-），第二階（jiē）段由（yóu）硝化菌將亞硝酸（suān）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、硝酸鹽氮還原成氣態氮（N2）的過程。反硝化（huà）菌為異養型微生（shēng）物，多屬於兼性細菌，在缺氧狀態時，利用硝酸鹽中的（de）氧作（zuò）為（wéi）電子受體，以有機物（汙水中的BOD成分）作為電（diàn）子供體，提（tí）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（yǎng）化溝等，是生物脫氮工業中應用較為成熟的方法。

       7、同步硝化反硝化(SND)

       當硝化與反硝化在同一個反應（yīng）器中同時進行時，稱為同時消化反硝化（huà）(SND)。廢水中的（de）溶（róng）解氧（yǎng）受擴散速度限製在微生物絮（xù）體或者生物膜上的微環境區域產生溶解氧梯度，使微生物絮體或生物膜的外表麵（miàn）溶解氧梯度（dù），利於好氧硝化菌和氨化菌的生長繁殖，越深入絮體或膜內部，溶解氧濃度越（yuè）低，產生缺氧區，反硝化菌占優勢，從而形成同時消化反硝化過程。影響同時消化反硝化的因素有PH值（zhí）、溫度、堿度、有機（jī）碳源（yuán）、溶解氧及汙泥齡等。

       8、短（duǎn）程消（xiāo）化反硝化

       短程硝（xiāo）化（huà）反硝化（huà）是（shì）在（zài）同一個反應器（qì）中，先在有氧（yǎng）的條件下，利用氨氧化細菌將氨（ān）氧化成亞硝酸鹽，然後在（zài）缺氧的條件下，以有機物或外（wài）加碳源作（zuò）電子（zǐ）供體，將亞硝酸鹽直接進行反硝化生成氮（dàn）氣。

       短程硝化反硝化過程不經曆硝酸鹽階（jiē）段，節約生物脫氮所需碳源。對於低C/N比的氨氮廢（fèi）水具有一定的（de）優勢。短程（chéng）硝化（huà）反硝化具有汙泥量少，反應時間短，節約（yuē）反應器體積等優點。但（dàn）短程硝化反硝化要求穩定、持（chí）久的亞（yà）硝酸鹽積累，因此如何有效抑製硝化菌的活性（xìng）成為關鍵。

       9、厭氧氨氧化

       厭氧氨氧化是在缺（quē）氧條（tiáo）件下，以亞硝態氮或硝態氮為電子受體，利（lì）用自養菌將氨氮直接氧化為氮氣的（de）過程。

       與傳統生物法相比，厭氧氨氧化無需外加碳源，需氧量低，無需試劑進行中和，汙泥產量少，是較經濟的生物脫氮技術。厭（yàn）氧氨氧化的（de）缺點是反應速度較慢，所需（xū）反應器容積較大，且碳源對厭氧氨氧（yǎng）化不利，對於解決可生化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（duì）液體中的成分進行選擇性分離，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（tuō）氨（ān）膜係統一般用於高氨氮（dàn）廢水處（chù）理中，氨氮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（zǔ）件（jiàn）的殼程（chéng），酸吸收液流動在膜組件的管程。廢水（shuǐ）中PH提高或者溫度上（shàng）升時，上述平衡（héng）將會向右移動，銨根離子NH4-變（biàn）成遊離的氣態NH3。這時氣態NH3可以透過（guò）中空纖維表麵的微孔從殼程中的廢水相進入管程（chéng）的酸吸收液相，被酸液吸收（shōu）立刻又變（biàn）成離子態的NH4-。保持（chí）廢水的PH在10以上，並且溫度（dù）在35℃以（yǐ）上（50 ℃ 以下），這樣廢水相中的NH4就（jiù）會（huì）源（yuán）源不（bú）斷地變成NH3向吸收液相遷移。從而廢水側的（de）氨氮濃度不斷下降；而酸吸收液相由於隻有酸和（hé）NH4-，所以形成的是非常（cháng）純淨的銨鹽，並且在不斷地循環後達到一定的（de）濃度，可以被回收利用。而該技術的（de）使用一（yī）方麵（miàn）可以（yǐ）大大的提升廢水中氨氮（dàn）的去除（chú）率，另一方麵可以降低（dī）廢水處理係統的運（yùn）營總成本。

       11、電（diàn）滲析法

       電滲析法（fǎ）是利用施（shī）加（jiā）在（zài）陰陽膜對之（zhī）間的（de）電壓去除水溶（róng）液中溶解的固體。氨氮廢水中的（de）氨離（lí）子及（jí）其（qí）它離子（zǐ）在電壓的作用下，通（tōng）過膜在含（hán）氨的（de）濃水中富（fù）集（jí），從而達到（dào）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（shuǐ），氨氮去除率可在85%以（yǐ）上，同時（shí）可獲得8.9%的濃氨（ān）水。電滲析法運行過程中消耗的電量與（yǔ）廢水中氨氮的量成正比。電滲析法處理廢（fèi）水不受pH值、溫度、壓力限製，操作簡便。

       膜（mó）分離法的優點是氨氮回收率（lǜ）高，操作簡便，處理效果（guǒ）穩定，無二次汙染等。但在處理高（gāo）濃度氨氮廢水時，除了脫氨膜外其他的的膜易結垢堵塞，再生、反洗頻繁，增加處理成本，故該法較適用於經過預處理的或中（zhōng）低濃度的氨（ān）氮（dàn）廢水。

       12、離子交換法

       離子交換法是通過對氨離子具有很強選擇吸附作用的材料去除廢水（shuǐ）中氨氮（dàn）的方法。常用的吸附（fù）材料有活性炭、沸石、蒙脫石及（jí）交換樹脂（zhī）等。沸石（shí）是一種三維空間結構的矽鋁酸鹽，有（yǒu）規則的（de）孔道（dào）結構和空穴，其中斜發沸石對氨離（lí）子（zǐ）有（yǒu）強的選擇吸附能力，且價格低，因（yīn）此工程上（shàng）常用斜發沸石作為氨氮廢水的吸附材料（liào）。影響斜發沸（fèi）石處理效果的因（yīn）素有粒徑、進水氨（ān）氮濃度、接觸時間（jiān）、pH值（zhí）等。

       沸石對（duì）氨氮的吸附（fù）效果（guǒ）明顯，蛙石次之，土（tǔ）壤與陶粒效果較差。沸石去除氨氮的途徑以離子交換作用為主，物理吸附作用很小，陶粒、土壤和蛙石3種填料的（de）離子交換作用和（hé）物理吸附（fù）作（zuò）用的效果相當。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範圍內隨pH值升高而增大，振蕩6h均達到吸附（fù）平衡。

       離子交（jiāo）換法具有投資小（xiǎo）、工藝簡單、操作方（fāng）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（nóng）度氨氮廢水時，再生頻（pín）繁，給（gěi）操作帶來（lái）不（bú）便，因此，需要與其他治理氨（ān）氮的方法聯合應用，或者用於治理低濃度（dù）氨氮廢水。