水體中的氮元素由於是造成富營養化的元凶，往往是水（shuǐ）汙染控製（zhì）行業的科研和工程技術的（de）關注重點，其重要性甚至（zhì）不亞於有機汙染物。本文梳理了水體中氮（dàn）元（yuán）素中的（de）常見存（cún）在形態以及各自的概念和測試方法。

       一、氮元素的關係

       進入水體中的氮主要有無機氮和有機氮之分（fèn）。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（ǎn）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、尿酸、脂肪胺、有機堿、氨基糖等含氮有機物；
可溶性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；
凱氏氮包括有機（jī）氮與氨氮，不包括硝態氮。

       二、各類氮的成分分（fèn）析

       目前，國標針對水質（zhì）中氮的分析主（zhǔ）要分總氮、氨氮（dàn）、硝（xiāo）態氮、凱氏氮4個（gè）方麵。

       1、總氮

       總氮是指可溶性及懸浮顆（kē）粒中的含氮量（通常測定硝酸鹽（yán）氮、亞硝酸鹽氮（dàn）、無機銨鹽、溶解態（tài）氨幾（jǐ）大部分有機（jī）含氮化合物中氮的總和）。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（kē）粒物）的含氮量。總氮是衡量水質的重（chóng）要指標之（zhī）一。

       總氮的測定方法，一是采（cǎi）用分別測定有（yǒu）機氮和無機氮（dàn）化合物（氨氮、亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮）後加和的辦法。二是以過硫酸鉀氧化，使有機（jī）氮和無機氮轉變為硝酸鹽後，通過離子選擇電極法對溶液中的硝酸根離子進行測量，也可以用紫外法或還原為亞硝酸鹽後，用偶氮比色法，以及離子色譜法（fǎ）進行測定。

       2、凱氏氮

       凱氏氮是以凱氏（shì）法測得的的含氮量。它（tā）包括氨氮和在此條件下（xià）能被轉化為銨鹽而測定的有機氮化（huà）合物。此類有機氮（dàn）主要指蛋白質、腖、氨基酸、核酸、尿素以及大量（liàng）合成的，氮（dàn）為負三價的有機（jī）氮化合（hé）物。不包括疊氮化合（hé）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。由於水中一般存在的有機化合物多為前者，因此，在測定凱（kǎi）氏氮和氨氮後，其差值即稱之為有機氮。

       測（cè）定（dìng）原理是加入硫酸加熱消解，使有機物（wù）中的胺基以及遊離氨和銨鹽均轉（zhuǎn）變為（wéi）硫酸氫（qīng）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（dìng）法或（huò）光度法測定氨含量（liàng）。測定（dìng）凱氏氮或有機氮，主要是為了了解水體受汙染狀況，尤其在評（píng）價湖泊和水（shuǐ）庫的富營養化時，是（shì）個有意（yì）義的指標。

       3、氨氮

       氨氮是指遊離氨（或稱非離子氨（ān），NH3）或離子氨（NH4+）形態存在的氨。pH較高，遊離氨的比例（lì）較（jiào）高；反之，銨鹽（yán）的比例高。氨氮是水體中的營養素，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（yú）類及（jí）某些水生（shēng）生物有毒害。

       氨氮（dàn）對水生（shēng）物起危害作用（yòng）的主要是遊離氨，其毒性比銨鹽大幾十倍，並隨堿性的增強而（ér）增大。氨氮毒性與池水的pH值及水溫有密（mì）切關係，一般情況，pH值及（jí）水溫愈高，毒性愈強（qiáng）。

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

       4、硝態氮（dàn）

       （1）硝酸鹽

       水中硝酸鹽是在有氧條件下，各種形態含氮化合物中*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（jǐn）含有（yǒu）硝酸鹽而不存在其他有機（jī）或無機的氮化合物時，認為（wéi）有機氮化合物分解完全。如果水中含有較多量的（de）硝酸鹽同時含（hán）有其他含氮化（huà）合物時，則表（biǎo）示有汙染物（wù）已（yǐ）經進入水係，水的“自（zì）淨”作用尚在進行。

       硝酸鹽氮的（de）測定方法有離子選擇電極法、酚（fēn）二磺（huáng）酸（suān）分光（guāng）光度法、鎘柱還原法、紫外分光光度法、戴氏合金換元法、離子色譜法、紫外法。

       其中電極法（fǎ）測（cè）量方便，範圍寬（kuān），而且價格便宜，對水樣要求較低；酚二磺（huáng）酸分光光度法（fǎ）測（cè）量範圍寬，顯色穩（wěn）定；鎘柱還原法適用於水中低（dī）含量硝酸鹽測定；戴氏合金換元法（fǎ）適用於汙染嚴重並帶深色水樣；離子色譜法需要（yào）專用儀器，但可與其他陰離（lí）子聯合測定。

       （2）亞硝酸（suān）鹽

       亞硝酸鹽是氮循環的中間產物。亞硝態氮不穩定（dìng），可以氧（yǎng）化成硝酸鹽氮，也可以還原成氨氮。因此，在測定其含（hán）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化合物汙（wū）染的程度及自淨情況。
水中亞硝酸鹽的測定方法通常采用重氮-偶聯反（fǎn）應，使生成紅紫色染料。該（gāi）方法靈（líng）敏度高、檢出限低、選（xuǎn）擇性強。重氮試（shì）劑選用對氨基苯磺酰胺和對氨基苯（běn）磺酸，偶聯試劑為N-（1-萘基）-乙二胺和（hé）α-萘胺（àn）（有毒），N-（1-萘基）-乙二胺用得較多。

       亞硝酸鹽氮的測定方（fāng）法有N-（1-萘（nài）基）-乙二（èr）胺分光光（guāng）度法、萃取分（fèn）光（guāng）光度（dù）法、離子（zǐ）色譜法、氣相（xiàng）色譜法等。（國標采用N-（1-萘（nài）基）-乙二胺分（fèn）光光度法、氣相色譜（pǔ）法等）

       三、各類（lèi）氮的去除

       在汙水處理（lǐ）中（zhōng）氮的主要形態是氨氮，但是還有一些非生活汙水中，含有有機（jī）氮或者硝態氮，這些氮構成了我（wǒ）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過水（shuǐ）解（jiě）酸化轉（zhuǎn）化成氨氮，然（rán）後硝化成硝態氮；硝態氮利（lì）用反硝化來去除，歸根結底，總氮、氨氮、硝態氮、凱氏氮的去除*終還是轉化成硝化與反硝化的氮的去除，其實也就是氨氮與硝（xiāo）態氮的去除！目前常見的氮的去除技術有以下：

       1、化學沉澱法

       化學沉澱法（fǎ）又稱為MAP沉澱法，是通過向含有氨氮的廢水中投加鎂化物和磷酸或（huò）磷酸氫（qīng）鹽，使（shǐ）廢水中的（de）NH4﹢與Mg2﹢、PO43﹣在水溶（róng）液中反應（yīng）生成磷酸銨鎂沉澱，分子式為MgNH4P04.6H20，從而達（dá）到去除氨氮的目的。反應（yīng）方程式（shì）如下:
Mg2﹢+NH4﹢+PO43﹣=MgNH4P04

       2、吹脫法

       吹（chuī）脫法（fǎ）去除（chú）氨氮是通過調整pH值（zhí）至堿性，使廢水中的氨（ān）離子向氨轉化，使其主要以遊離氨形態存在，再通（tōng）過載氣將遊離氨從廢水中帶（dài）出，從而達到去除氨氮的目的。影（yǐng）響吹脫效率的因（yīn）素主要有（yǒu）pH值、溫度、氣液比、氣體流速、初始濃度等（děng）。目（mù）前（qián），吹（chuī）脫法（fǎ）在高濃（nóng）度氨氮廢水處理中的應用較多。

       3、折（shé）點氯化法

       折點（diǎn）氯化法（fǎ）除氨的機理為氯氣與氨反（fǎn）應生成無害的氮（dàn）氣，N2逸人大氣，使反應源不斷向右（yòu）進行。其反應式為：NH4﹢+1.5HOCl→0.5N2+1.5H20+2.5H﹢+1.5Cl﹣
       當將氯氣（qì）通（tōng）人廢水中達到某一點時，水中遊離氯含量較低，而氨的濃度（dù）降為零;氯（lǜ）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，該狀態下的氯化稱為折點氯化。

       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（jīng）空氣氧化，可使汙水中的有機物和氨分（fèn）別氧化分解成CO2、N2和H2O等無害物質，達到淨化的目的（de）。

       催化氧化法具有（yǒu）淨化效率高、流程簡單、占地麵（miàn）積（jī）少等優點，多用於處理高（gāo）濃度（dù）氨氮廢水。應（yīng）用難點在於如何（hé）防止催化劑流失以及對設備的腐蝕防護。

       5、電化學氧化法

       電（diàn）化學氧化法是指利（lì）用具有催化活性的電極（jí）氧化去除水中汙染物的方法。影響因素有（yǒu）電流密度（dù）、進水流量、出水（shuǐ）放置時間（jiān）和點（diǎn）解時間等。

       研究含氨氮（dàn）廢水在循環流動式電解槽中的電化學氧化，其中陽極（jí）為Ti/Ru02-TiO2-Ir02-SnO2網狀電極（jí），陰極為（wéi）網（wǎng）狀鈦電極。結果表明，在（zài）氯離子濃度為400mg/L，初始氨氮濃度為40mg/L，進水（shuǐ）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（jù）有較（jiào）好的應用前景。

       6、全程硝化反硝化

       全程硝化反硝化是目前應用*廣時間*久的一種生物法，是在各（gè）種微生物作用下，經過硝化、反硝化等一係列反應將廢水中的（de）氨氮轉化為氮氣，從而（ér）達到廢水治（zhì）理的目的。全程硝化反（fǎn）硝化法去除氨氮需要經（jīng）過兩個（gè）階段：

       硝（xiāo）化反應：硝化反應（yīng）由（yóu）好氧自養型微（wēi）生物完成，在有氧狀態下（xià），利用（yòng）無（wú）機氮（dàn）為氮源將NH4+化成NO2-，然後再氧化成（chéng）NO3-的過（guò）程。硝化過程可以（yǐ）分成兩個階段。*階段是由亞硝化菌將氨氮轉化為亞硝酸鹽（NO2-），第二階（jiē）段由硝化菌將亞硝酸鹽轉化為硝酸鹽（NO3-）。

       反硝化反應：反（fǎn）硝化反應是在缺氧狀（zhuàng）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。反硝化菌為（wéi）異養型微生物，多屬於兼性細菌，在（zài）缺氧狀態時，利用硝酸（suān）鹽中的氧（yǎng）作為電子受體，以有機物（汙（wū）水中的BOD成分）作（zuò）為電子供體，提供能量並被氧化（huà）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（dāng）硝（xiāo）化（huà）與（yǔ）反硝化在同一個（gè）反應器中同時進行時，稱為同時消化（huà）反（fǎn）硝化(SND)。廢水中的溶解氧受擴散速度限製在微生物絮（xù）體或者（zhě）生物膜（mó）上的微環境區（qū）域產（chǎn）生溶解氧梯度，使微生物絮體或生物膜的外表麵溶解氧（yǎng）梯度，利於好氧硝化菌和氨化菌的生長繁殖，越深入絮體或膜（mó）內部，溶解氧濃度越（yuè）低，產生缺氧區，反（fǎn）硝化菌占優勢，從而形成同時（shí）消化反硝（xiāo）化過（guò）程。影響同時消化反硝化的（de）因素有PH值、溫度、堿度、有機碳源（yuán）、溶解氧及汙泥齡等。

       8、短程消化反硝化

       短程硝化反硝化是（shì）在同一個反應器中（zhōng），先在（zài）有氧的條件下，利用氨氧化細菌將氨氧化成亞硝酸鹽，然後在缺氧（yǎng）的條件下，以（yǐ）有機物（wù）或（huò）外加碳源（yuán）作電（diàn）子供體，將亞硝酸鹽直接進行反（fǎn）硝化生成氮氣。

       短程硝（xiāo）化反硝化（huà）過程不經曆硝酸鹽階（jiē）段，節約生物脫氮所需碳源。對（duì）於低C/N比的氨氮廢水具有一（yī）定（dìng）的優勢。短程硝化反硝化具（jù）有汙泥量少，反應時間短，節約反應器（qì）體積等優點。但短程硝化反硝化要求穩定、持久的亞硝（xiāo）酸鹽積累，因此如何（hé）有效抑製硝化菌的活性成為關鍵。

       9、厭氧氨氧化

       厭氧氨氧化（huà）是（shì）在（zài）缺氧條件下，以亞硝態氮或硝態氮為電（diàn）子受體，利用自養菌將氨氮直（zhí）接氧化為氮氣的（de）過程。

       與傳統生物法相比，厭氧氨氧化（huà）無需外（wài）加碳（tàn）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。厭氧氨（ān）氧（yǎng）化的缺點是反應速度較慢，所需反應器容積較大，且（qiě）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（jù）有現（xiàn）實意義。

       10、膜分離法

       膜分離法是利用膜的選擇透過性對液體中的成分進行（háng）選擇性分離，從而達到（dào）氨氮脫除的目的（de）。包括反滲透（tòu）、納濾、脫氨膜及電滲析（xī）等。

       脫氨膜係統一般用於高氨（ān）氮廢（fèi）水（shuǐ）處理中，氨氮在水中存在以（yǐ）下平衡：NH4- +OH-= NH3+H2O運行（háng）中，含氨氮廢（fèi）水流動在膜組件的殼程（chéng），酸（suān）吸收液流動在（zài）膜（mó）組件的管程。廢水中PH提高或者溫度（dù）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（shí）氣態（tài）NH3可以透過中空（kōng）纖維表麵（miàn）的微孔從殼程中的廢水相進入管程（chéng）的酸吸收液相，被酸（suān）液吸收立刻又變成離子態的NH4-。保持廢水的PH在10以上（shàng），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（duàn）地變成（chéng）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有酸和NH4-，所（suǒ）以形成的是非（fēi）常純淨的銨鹽，並且（qiě）在（zài）不斷地（dì）循環（huán）後達到一定的濃度，可以被回收利用。而該技術的使用一方麵可以大大的提升（shēng）廢水中氨氮的去除率，另一方麵可（kě）以降低廢水處理係統（tǒng）的運（yùn）營總成本。

       11、電滲析法

       電（diàn）滲析法是利用施加在（zài）陰陽膜對之間的電壓去除水溶液中溶解的固（gù）體。氨氮廢水中的氨離（lí）子及其它離子在電壓的作用下（xià），通過膜（mó）在含氨的濃（nóng）水（shuǐ）中富集，從而達（dá）到去除的目的。

       采用電滲析法（fǎ）處理高（gāo）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（ān）氮去除率可在85%以上，同時可（kě）獲得8.9%的濃氨水。電滲析法運行過程中消耗的電（diàn）量與廢水中氨氮的（de）量成正比（bǐ）。電滲析法（fǎ）處理廢水不受pH值、溫度、壓力限製，操作簡便（biàn）。

       膜分離法的優點是氨氮回收率（lǜ）高，操作簡便，處理效果穩（wěn）定，無二次汙染等。但在處（chù）理（lǐ）高濃度氨氮廢水時，除了脫氨膜外（wài）其他的的（de）膜易結垢堵塞，再生、反洗頻繁，增加處理成本，故（gù）該法較適用於經過預處理的或中低濃度（dù）的氨氮廢水。

       12、離子交（jiāo）換法

       離子交換法是通過對氨離子具有很強選擇吸附（fù）作（zuò）用的材料（liào）去（qù）除廢水中氨氮（dàn）的方法。常用的吸附材料有活性炭（tàn）、沸石、蒙脫石及交換樹脂等。沸石是一種三維空間結（jié）構的矽鋁酸鹽，有規則的孔道結構和空穴，其（qí）中斜發沸石（shí）對氨離子有強的選擇吸附能力，且（qiě）價格低，因此工程上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、進水氨氮濃度、接觸時間、pH值等。

       沸石（shí）對（duì）氨氮的吸（xī）附效果明顯，蛙石次之，土壤與陶粒（lì）效果較差。沸石去除氨氮的途徑以離子交換作用為主，物（wù）理吸附作用很小，陶粒、土壤和蛙石3種（zhǒng）填料的離子交換作用和物（wù）理吸附作用的效果相（xiàng）當。4種填料的吸（xī）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（ér）增大，振蕩6h均（jun1）達到吸附平衡。

       離子交換法具有投資小、工藝簡單、操作（zuò）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，再生頻繁，給操作帶來不便，因此，需要與其他治理氨氮（dàn）的方法聯合應（yīng）用，或者用於治理低濃度氨氮廢水。