水體（tǐ）中的氮元素由於是（shì）造成富營養化的元凶，往往是水汙染控製行業的科研和工程技術的關注重（chóng）點，其重要性甚至不亞於有機汙染物。本文梳理了水體中（zhōng）氮元素中的常見存在形（xíng）態以及各自的概（gài）念和測試方法。

       一、氮元素的關係

       進入水體（tǐ）中的氮主要有無機氮和有機氮之分。無機氮包括氨態氮（簡稱氨氮）和（hé）硝態氮。
氨氮包括遊（yóu）離氨態氮NH3-N和銨鹽（yán）態氮（dàn）NH4+-N；
硝態氮包括硝酸鹽氮NO3--N和亞硝（xiāo）酸（suān）鹽氮NO2--N；
有機氮主要有尿素、氨基酸、蛋白質、核酸、尿酸（suān）、脂（zhī）肪胺、有機堿、氨基糖等含氮有機物（wù）；
可（kě）溶性有機（jī）氮主要以尿素和蛋白質形式存在，它可以通過氨（ān）化等作用轉換為氨（ān）氮；
凱氏氮包括有機氮與氨氮（dàn），不包括硝（xiāo）態氮（dàn）。

       二、各類氮的成分分（fèn）析

       目前，國標（biāo）針（zhēn）對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（zhǐ）可溶性及懸浮顆粒中的含氮量（通常測定硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮、無機銨（ǎn）鹽、溶解態氨幾大部（bù）分有機含氮化合物中氮的總和）。可溶性總氮是指（zhǐ）水中可溶性及（jí）含可過（guò）濾性固體（小於0.45μm顆粒物）的含氮量。總氮是衡量水質的重要指標之一。

       總（zǒng）氮（dàn）的測定方法，一（yī）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（xiāo）酸鹽氮）後加和的辦法。二是以過硫酸（suān）鉀氧化，使有機氮和（hé）無機（jī）氮轉變為（wéi）硝（xiāo）酸鹽後，通過離子選擇電極法對溶液中（zhōng）的硝酸根離子進行測量，也可（kě）以（yǐ）用紫外法（fǎ）或還原為（wéi）亞硝酸鹽後（hòu），用偶氮比色（sè）法，以及離子色譜法進行測定。

       2、凱（kǎi）氏氮

       凱氏（shì）氮是以凱氏法測得的的含氮量。它包括氨氮和在（zài）此條件下能被轉（zhuǎn）化為銨鹽而測定的有機氮化（huà）合物。此類有機氮主要指蛋（dàn）白質、腖、氨基酸（suān）、核酸、尿素以及大量（liàng）合（hé）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（ǒu）氮、腙、硝酸鹽、腈（jīng）、硝基、亞硝基、肟和半（bàn）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（cǐ），在測定凱氏氮（dàn）和氨（ān）氮後，其差值即稱之為有機氮。

       測定原理（lǐ）是加入硫酸加熱（rè）消解，使（shǐ）有機物中（zhōng）的胺基以及遊（yóu）離氨和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（hòu）以滴定法或光度法測定氨含量。測定凱氏氮（dàn）或有機氮（dàn），主（zhǔ）要是為了了解水體受汙染狀（zhuàng）況，尤其在評價湖泊和水庫的富（fù）營養化時（shí），是個（gè）有意義的指標。

       3、氨氮

       氨氮是指遊離氨（或稱非離子氨，NH3）或離（lí）子氨（NH4+）形態存在的氨。pH較高，遊離氨的比例較高；反（fǎn）之（zhī），銨鹽的比例高。氨氮是水體中的營養素，可導致水富營養化（huà）現象產生，是水體中的主要耗氧汙（wū）染（rǎn）物，對魚類（lèi）及某些水生生物有毒害。

       氨氮（dàn）對（duì）水生物起危害作用的主要（yào）是遊離氨，其毒性比銨（ǎn）鹽大幾十倍，並（bìng）隨（suí）堿性的增強而增大。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，毒性愈強。

       常用（yòng）來測定氨的兩個近似（sì）靈敏度的比（bǐ）色方（fāng）法是經典的納氏試劑法和苯酚-次氯酸鹽（yán）法；滴定法和電（diàn）極法也常用（yòng）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（yáng）酸分光光度法、蒸餾-滴定法）

       4、硝態氮

       （1）硝酸鹽

       水中硝酸鹽是在有（yǒu）氧條件下，各種形態含氮化合物中*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*終階段的分解產（chǎn）物。當水樣中僅含有硝（xiāo）酸鹽而不存在其他有機或無機的氮化合物時，認為有機氮化合物分解完全。如果水中含有較多（duō）量的硝酸鹽同時含有其（qí）他含氮化合（hé）物時，則表示（shì）有汙染物已經進入水係，水的“自淨”作用尚在進行（háng）。

       硝酸鹽氮的測定方法（fǎ）有離子選擇（zé）電極法、酚二磺酸分光光度法、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。

       其中電極法測量方（fāng）便，範圍寬，而且價格便宜，對水樣要求較低；酚二（èr）磺酸分光（guāng）光度（dù）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（cè）定；戴氏合金換元法（fǎ）適用於汙染嚴重並帶深（shēn）色水樣（yàng）；離子色譜法需要專用儀器，但可與其他陰離子聯合（hé）測定。

       （2）亞硝酸鹽

       亞硝酸鹽是（shì）氮循環的中間產物。亞硝態氮不穩定，可以氧化成硝酸（suān）鹽氮，也可以還（hái）原成氨氮。因此，在測定其（qí）含量的同時，並了（le）解水中硝酸鹽和氨的（de）含量，則可以判斷（duàn）水係被含氮（dàn）化（huà）合物汙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-偶聯反應，使生成紅紫色染料。該方法靈敏度高、檢（jiǎn）出限低、選擇性強。重氮試劑選用對氨基苯（běn）磺酰胺（àn）和對氨基苯磺酸，偶聯試劑為N-（1-萘基）-乙二胺和α-萘胺（àn）（有毒），N-（1-萘基）-乙（yǐ）二（èr）胺用得較多。

       亞硝酸鹽氮的（de）測定方法（fǎ）有（yǒu）N-（1-萘基）-乙二胺分光光度法、萃取分光光度法、離子色譜法、氣相色譜法等。（國標采用N-（1-萘基）-乙二胺分光光度法、氣相色（sè）譜法等）

       三、各（gè）類氮的去除（chú）

       在（zài）汙水（shuǐ）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（zhōng），含（hán）有有機氮或者（zhě）硝態氮（dàn），這（zhè）些（xiē）氮（dàn）構成（chéng）了（le）我們說的各類的不同形態（tài）的氮，我（wǒ）們遇到這類的氮一般（bān）是有機氮通過水解酸化轉化成氨氮，然後硝化成硝態（tài）氮；硝態氮利用反硝化來去除（chú），歸根結底，總氮、氨氮、硝態氮、凱氏（shì）氮的去除*終還是轉化（huà）成（chéng）硝化（huà）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

       化學沉澱法又稱為MAP沉（chén）澱（diàn）法，是通過向含有氨氮的廢（fèi）水中投（tóu）加鎂化物和磷酸或磷酸（suān）氫鹽，使廢水中的NH4﹢與（yǔ）Mg2﹢、PO43﹣在水溶液中反應生成磷酸銨（ǎn）鎂沉澱，分子式為MgNH4P04.6H20，從而達到去（qù）除氨氮的目的。反應方程式如下:
Mg2﹢+NH4﹢+PO43﹣=MgNH4P04

       2、吹脫法（fǎ）

       吹脫法去除氨氮是通過調整pH值至堿性，使廢水中的氨離（lí）子向氨轉化，使其主要以遊離氨形態存在，再通過載氣將遊離氨從廢水中帶出，從而達到去除氨氮（dàn）的（de）目的。影響吹脫效率（lǜ）的因素主要有（yǒu）pH值、溫度、氣液比、氣體流速、初始濃度（dù）等。目前，吹脫（tuō）法（fǎ）在高（gāo）濃（nóng）度氨氮廢水處理中的應用（yòng）較多。

       3、折點（diǎn）氯化法

       折點氯化法（fǎ）除氨的機理為氯氣與氨反應生成無（wú）害的氮氣，N2逸人大（dà）氣，使反（fǎn）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（qì）通人廢水中達到某一點時，水中遊離氯（lǜ）含量較低（dī），而氨的濃度降為零;氯氣通人量超過該點時，水中遊離氯的量就會增加（jiā），因此（cǐ），稱該點為折點（diǎn），該狀態下的氯化稱為折點氯（lǜ）化。

       4、催化（huà）氧化（huà）法

       催化氧化法是通（tōng）過催化劑作用，在一定溫度、壓力下，經空氣氧化，可使汙水中的有機（jī）物和氨分別氧化分解成CO2、N2和H2O等無（wú）害（hài）物質，達到淨化（huà）的目的（de）。

       催化氧化法（fǎ）具有淨化效率高、流程簡單、占地麵積少等優點，多用於處理高濃度氨氮廢水（shuǐ）。應（yīng）用難點在於如何防止催化劑流失以及對（duì）設備（bèi）的腐蝕防護。

       5、電化學氧化法

       電化學氧化法是指利用具有（yǒu）催（cuī）化活性的電（diàn）極氧化（huà）去除水中汙染物的方法。影（yǐng）響因素有電流（liú）密度、進水流量、出水放置時間和點解時間等。

       研究含氨氮廢水在循環（huán）流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（zài）氯離子濃度（dù）為400mg/L，初始氨氮濃（nóng）度為40mg/L，進（jìn）水流量為600mL/min，電流（liú）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（yǎng）化含氨氮廢水具有較（jiào）好的應用前景。

       6、全程硝化反（fǎn）硝化

       全（quán）程硝化（huà）反（fǎn）硝化（huà）是（shì）目前（qián）應用*廣時間*久的一種生物法，是在各種微生物作用下（xià），經過硝化、反硝化等一係列反（fǎn）應將廢水（shuǐ）中的氨氮轉化為氮氣，從而達（dá）到廢水治（zhì）理的目的。全（quán）程硝化反硝化法（fǎ）去除氨氮（dàn）需要經過兩（liǎng）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）氧狀態下，利用無機氮為氮（dàn）源（yuán）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。*階段是由亞硝化菌將氨（ān）氮轉化為亞硝酸鹽（NO2-），第二階段由硝化菌將亞硝酸鹽轉化為硝酸鹽（NO3-）。

       反硝化（huà）反應：反硝化反應是在缺氧狀態下，反硝化菌將亞硝（xiāo）酸鹽氮、硝酸鹽氮還原成氣態氮（N2）的過程。反硝化菌為異養型（xíng）微生物，多（duō）屬於兼性細菌，在缺氧狀態時，利用硝酸鹽中的氧作為電子受體，以有機（jī）物（汙水中的（de）BOD成分）作為電子（zǐ）供體，提（tí）供能（néng）量並被氧化穩定。

       全程硝化反硝化工程應用中主要（yào）有（yǒu）AO、A2O、氧化溝等，是生物（wù）脫氮工業中應用較為成熟的方法。

       7、同步硝化反（fǎn）硝化（huà）(SND)

       當硝化與反硝化（huà）在同一個反應器中同時進行時，稱為同（tóng）時消化反硝化(SND)。廢水中的溶解氧受擴散速度限製在微生物絮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溶解氧梯（tī）度，利於好氧硝化菌和氨化菌的（de）生長繁殖，越深入絮體或膜內部，溶解氧濃度越低（dī），產生缺氧（yǎng）區，反硝化菌占優勢，從而形成同時消化反硝（xiāo）化（huà）過（guò）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。

       8、短程消化反硝化

       短（duǎn）程硝化反硝化是在同一個反應（yīng）器中，先在有氧（yǎng）的條件（jiàn）下，利用氨氧化細菌將氨（ān）氧化成亞（yà）硝酸鹽，然後在缺氧的（de）條件下，以有（yǒu）機（jī）物或外（wài）加碳源（yuán）作電子供體（tǐ），將亞硝酸鹽直接進行（háng）反硝（xiāo）化生成氮氣（qì）。

       短程（chéng）硝化反硝化過（guò）程不經曆硝酸鹽（yán）階段，節約生物脫氮所需碳源。對（duì）於低（dī）C/N比的氨氮廢水具有一定的優（yōu）勢。短程硝化反硝化具（jù）有汙泥量少，反應時間短，節約反（fǎn）應器體積等優點。但短（duǎn）程硝化反硝化要求穩定、持（chí）久（jiǔ）的亞硝酸鹽積累，因此（cǐ）如何有效抑製硝化菌的活性成（chéng）為關鍵。

       9、厭（yàn）氧氨氧化

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

       與傳統生物法相比，厭（yàn）氧氨氧化無需外加碳源，需氧量低，無需試劑進行（háng）中和，汙泥產量少，是較經濟的生物脫氮技術。厭氧氨氧化的缺（quē）點是反應速度（dù）較慢，所需反（fǎn）應器容積較大，且碳源對（duì）厭氧氨氧化不（bú）利，對於解決可（kě）生化性差的氨氮廢水具有現實意義。

       10、膜分離法

       膜（mó）分離法（fǎ）是利用膜的選（xuǎn）擇透過性對液體中的成分進（jìn）行選擇性分（fèn）離，從（cóng）而達到氨（ān）氮脫除的（de）目的。包括反滲透、納濾、脫氨膜及電（diàn）滲析等。

       脫（tuō）氨膜係統一般用於高氨氮廢水處理中，氨氮在水（shuǐ）中（zhōng）存（cún）在以下平衡：NH4- +OH-= NH3+H2O運行中，含氨氮廢水流動在膜組件的殼程，酸（suān）吸收（shōu）液流動在（zài）膜組件的管程。廢水中PH提高或者溫（wēn）度上升時，上（shàng）述平衡（héng）將會（huì）向右移動，銨根離子NH4-變成遊離的氣態（tài）NH3。這時氣態NH3可以透過中空纖（xiān）維表麵的微孔從殼程中的廢水相進（jìn）入管程（chéng）的酸吸收液相，被酸液吸收立刻又變成離子（zǐ）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。從而廢水（shuǐ）側的（de）氨氮濃度不斷下降；而（ér）酸吸收液（yè）相由於隻有酸和NH4-，所以（yǐ）形成的是非常純淨的銨鹽，並且在不斷地循（xún）環後達到一定的濃度，可以被回收利用。而該技術的使用一方麵可以大大的提升廢水中氨氮的去除率，另一方麵可以（yǐ）降低廢水處（chù）理係統的運營總成（chéng）本。

       11、電滲析法

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

       采（cǎi）用電滲析法處理高濃度氨氮無機（jī）廢水取得較好效果。對（duì）濃度為2000--3000mg/L氨氮廢水，氨氮去除率可在85%以上，同（tóng）時可（kě）獲得8.9%的濃氨（ān）水。電（diàn）滲析法運行過程中消耗的電量與廢水中氨氮的量成正比。電滲析法處理廢水不受pH值、溫度、壓力限製，操作簡便（biàn）。

       膜分離法（fǎ）的優點是氨（ān）氮（dàn）回收率高，操作簡便，處理效果穩定，無二次汙染等。但在處（chù）理（lǐ）高濃度氨氮廢水時，除（chú）了脫氨（ān）膜（mó）外其他的的膜易結垢堵塞，再生、反洗（xǐ）頻繁，增加處理成本，故該法較適用於經過預處理的或中低（dī）濃（nóng）度的氨（ān）氮廢水。

       12、離子交換法

       離（lí）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）中氨氮的方法。常用的吸附材料有活性炭、沸石、蒙脫（tuō）石及交換樹脂（zhī）等（děng）。沸石是一種三維空間結構的矽鋁酸鹽，有規則的孔道結構和空（kōng）穴，其中斜發沸石對氨離（lí）子有強的選擇吸附能力，且價格低，因此工程上（shàng）常用斜（xié）發沸石作為氨氮廢（fèi）水的吸附（fù）材料。影響斜發沸石處理效果的（de）因素有（yǒu）粒徑、進水氨氮濃度（dù）、接觸時（shí）間、pH值等。

       沸石對氨氮的吸附效果明（míng）顯，蛙石次之，土壤與陶粒效果較差。沸石去除氨氮的途徑以離子交換作用為主，物理吸（xī）附作（zuò）用很小，陶粒、土（tǔ）壤和蛙石3種填料的離子（zǐ）交換作（zuò）用和物理吸附作用的效果相當。4種填料的（de）吸附量在溫度為15-35℃內均隨（suí）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（zhèn）蕩6h均達到吸附平衡。

       離子交換法（fǎ）具有投資小、工藝簡單（dān）、操作（zuò）方便、對毒物和溫度不敏感、沸（fèi）石經再生可重複利用等優點。但處（chù）理高濃度氨氮廢水時，再生（shēng）頻繁，給操作（zuò）帶來不便，因此，需要與其他治理氨氮的方法聯合應（yīng）用，或者用於治（zhì）理低濃度氨氮廢水。