污水中氨氮高于總氮原因分析

污水中氨氮高于總氮原因分析

隨著工業(yè)化建設(shè)的進(jìn)一步深入，城市污水的總量急劇增加，氨氮是城市污水的重要污染因子，一旦氨氮含量超標(biāo)，就極易造成水體中微生物的大量繁殖，并在浮游生物生產(chǎn)的同時(shí)，形成水體富營(yíng)養(yǎng)化。現(xiàn)代環(huán)境下，為實(shí)現(xiàn)水質(zhì)的高效利用，進(jìn)行城市污水的高效化處理至關(guān)重要，實(shí)現(xiàn)過程中，進(jìn)行污水氨氮含量與總氮含量的關(guān)系研究是其治污處理的首要任務(wù)，本文就污水中氨氮含量高于總氮含量的原因展開系統(tǒng)分析。

　　1、污水中氨氮與總氮的關(guān)系

　　水質(zhì)衡量過程中，氨氮和總氮是較為重要的兩個(gè)考察指標(biāo);從屬性分類上看，氨氮是總氮的基本組成之一。一般情況下，污水中的總氮含量要高于氨氮含量，其包含了各種形式的無機(jī)氮和有機(jī)氮，譬如，在無機(jī)氮中，N3O-、NO2-、NH4+、蛋白質(zhì)、氨基酸等都是其重要的表現(xiàn)類型，而有機(jī)氮一游離氨和銨離子為主要存在形式(如圖1)。同時(shí)植物性有機(jī)物的含氮量明顯低于動(dòng)物性有機(jī)物。

　　需要注意的是，生活污水中含氮有機(jī)物的初始污染是水中氨氮含量的主要來源。這些污水中的氨氮因子為微生物的成長(zhǎng)、繁殖創(chuàng)造了條件，極易在浮游生物快速成長(zhǎng)的基礎(chǔ)上，形成水體富營(yíng)養(yǎng)化;另外，在微生物作用下，污水中的氨氮會(huì)進(jìn)一步分解，并最終形成硝酸鹽氮;在該反應(yīng)過程中，一旦反應(yīng)過程不充分，就會(huì)造成大量亞硝酸鹽氮的產(chǎn)生，當(dāng)其與蛋白質(zhì)結(jié)合時(shí)會(huì)形成致癌物亞硝胺，嚴(yán)重危害人們的身體健康。由此可見，在實(shí)踐過程中，進(jìn)行污水中氨氮污染因子的控制勢(shì)在必行。

　　2、氨氮高于總氮原因的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

　　污水處理過程中，氨氮含量高于總氮含量是一種常見的污水超標(biāo)現(xiàn)象。要實(shí)現(xiàn)其超標(biāo)原因的有效分析，研究人員就必須注重實(shí)驗(yàn)操作的具體規(guī)范。

　　2.1 氨氮及總氮檢測(cè)的實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

　　2.1.1 實(shí)驗(yàn)依據(jù)及原液準(zhǔn)備

　　污水氨氮及總氮檢測(cè)過程中，確保其方法原理的控制規(guī)范是檢測(cè)結(jié)果高度準(zhǔn)確的有效保證。就氨氮檢測(cè)而言，HJ537—2009《水質(zhì)氨氮測(cè)定》中的蒸餾-中和滴定法是其實(shí)驗(yàn)操作的主要依據(jù)，而總氮的含量需按照HJ636—2012《水質(zhì)總氮測(cè)定》進(jìn)行規(guī)范，具體而言，其是在堿性過硫酸鉀的應(yīng)用下，實(shí)現(xiàn)污水氨氮含量消解的過程。本次實(shí)驗(yàn)鑒定過程中，污水的總氮含量的平均值為30.5mg/L，而氨氮含量平均值為32.2mg/L。

　　2.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器準(zhǔn)備

　　醫(yī)用蒸汽滅菌器、超純水器、紫外線分光光度計(jì)、比色管。在儀器應(yīng)用過程中，實(shí)驗(yàn)人員應(yīng)對(duì)其儀器的規(guī)格和型號(hào)進(jìn)行有效規(guī)范，譬如，就比色管而言，其容積需保持在25mL;而分光光度計(jì)應(yīng)用過程中，PELamda-25是一種有效的應(yīng)用類型。

　　2.1.3 實(shí)驗(yàn)試劑準(zhǔn)備

　　污水中氨氮及總氮含量檢測(cè)是一項(xiàng)專業(yè)要求較高的系統(tǒng)實(shí)踐過程。在檢測(cè)操作中，試劑的類型和容量直接影響著檢測(cè)結(jié)果的精確度。就氨氮檢測(cè)而言，實(shí)驗(yàn)人員不僅要做好離子水、輕質(zhì)氧化鎂、硼酸吸收液的規(guī)范添加，更要對(duì)其添加的容量進(jìn)行嚴(yán)格規(guī)范，譬如，硼酸吸收液的添加量應(yīng)控制在20g，并確保添加后的稀釋液總量為1000mL，另外在鹽酸溶液應(yīng)用中，其規(guī)格需保持在0.1023mol/L。總氮檢測(cè)過程中，在保證去離子水應(yīng)用的基礎(chǔ)上，應(yīng)做好堿性過硫酸鉀溶液的嚴(yán)格規(guī)范，具體而言，在溶液配制過程中，其過硫酸鉀的規(guī)格應(yīng)控制在40g，而氫氧化鈉的規(guī)格應(yīng)控制在15g，將其溶于水后，進(jìn)行氫氧化鈉的充分冷卻，一旦其溫度達(dá)到室溫后，須確保堿性過硫酸鉀溶液的總量保持在1000mL。只有確保這些內(nèi)容的控制合理，才能為氨氮含量及總氮含量的檢測(cè)提供有效保證。

　　2.2 氨氮及總氮檢測(cè)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果

　　在確保實(shí)驗(yàn)儀器及試劑準(zhǔn)備重復(fù)的基礎(chǔ)上，按照蒸餾-中和滴定法對(duì)污水氨氮含量進(jìn)行檢測(cè)。具體而言，實(shí)驗(yàn)人員在原液的基礎(chǔ)上，添加30mg/L的標(biāo)準(zhǔn)樣品，同時(shí)按照95%~105%回收率要求，確保其平均加標(biāo)的回收率控制在98.7%，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示如表1，由表1可見，氨氮測(cè)定的結(jié)果具有一定的精準(zhǔn)性，用于實(shí)驗(yàn)對(duì)比較為可靠。

　　氨氮加標(biāo)平行測(cè)試過程中，實(shí)驗(yàn)檢測(cè)其水樣本底的平均值為32.2mg/L，而在堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法應(yīng)用過程中，污水總氮含量的平均值僅為30.5mg/L;同時(shí)在離子色譜法的應(yīng)用下，實(shí)驗(yàn)人員對(duì)硝酸鹽氮及亞硝酸鹽氮的含量進(jìn)行有效測(cè)定，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，污水中氨氮、硝酸鹽氮及亞硝酸鹽氮含量的平均值為32.37mg/L。由此可見，氨氮含量與總氮的測(cè)定存在較大差距，污水氨氮含量明顯高于總氮含量。

　　3、污水中氨氮高于總氮的原因分析

　　3.1 污水中金屬離子干擾因素分析

　　污水檢測(cè)過程中，其水體中含量有一定的六價(jià)鉻離子和三價(jià)鐵離子，實(shí)驗(yàn)過程中，可在鹽酸羥胺溶液的支撐下，實(shí)現(xiàn)其影響因素的有效消除。一般情況下，鹽酸羥胺溶液的稀釋度需保持在5%，同時(shí)添加容積要保持在1~2mL。待鹽酸羥胺溶液反應(yīng)充分后，可在二苯碳酰二肼分光光度法的應(yīng)用下，實(shí)現(xiàn)其鉻、鐵含量的檢測(cè)，結(jié)果表明，六價(jià)鉻、三價(jià)鐵的含量低于檢出限，因而對(duì)于氨氮及總氮檢查的結(jié)果沒有影響。

　　3.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制分析

　　為實(shí)現(xiàn)氨氮含量與總氮含量差異的有效分析，實(shí)驗(yàn)人員需在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行其標(biāo)準(zhǔn)曲線的有效繪制;同時(shí)在曲線繪制過程中，應(yīng)注重其結(jié)構(gòu)的獨(dú)立性，確保檢測(cè)過程不會(huì)和時(shí)間結(jié)果形成干擾。具體而言，實(shí)驗(yàn)人員應(yīng)以25mL具塞比色管中為基礎(chǔ)，然后在硝酸鉀標(biāo)準(zhǔn)液添加的基礎(chǔ)上，進(jìn)行溶液的稀釋，溶液添加規(guī)格分別為0.5、1、2、3、5、7、8mL稀釋總?cè)萘勘３衷?0mL。最后在過硫酸鉀消解紫外分光光度法的應(yīng)用下，實(shí)現(xiàn)其總氮含量的測(cè)定(表2)，由此可見，分光光度法檢測(cè)下，總氮的標(biāo)準(zhǔn)曲線較為規(guī)范，其符合相關(guān)系數(shù)不小于0.999的控制要求，因而不會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成影響。

　　3.3 消解時(shí)間分析

　　氨氮及總氮含量檢測(cè)過程中，化學(xué)反應(yīng)的過程容易受到反應(yīng)時(shí)間干擾，故實(shí)驗(yàn)人員需對(duì)氨氮與試劑的消解時(shí)間進(jìn)行控制，確保其分別保持在20、30、40、50、60min，然后在樣品冷卻滯后進(jìn)行鹽酸添加，確保其添加容量保持在1mL，然后進(jìn)行不同消解時(shí)間下的總氮含量記錄，可得如下結(jié)果(表3)。由此可見，一旦消解時(shí)間低于40min，則試液檢測(cè)中的硫酸鉀轉(zhuǎn)化率處于上升狀態(tài)，其造成了總氮含量的不斷增加，并在40min時(shí)，實(shí)現(xiàn)了總氮含量的高精度把控，然而在40min以后，其含量變化差距不大，且總氮量已經(jīng)高于氨氮含量32.2mg/L的控制規(guī)格。因此，在檢測(cè)過程中，氨氮與其他試劑的消解時(shí)間應(yīng)控制在40min。

　　4、實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)驗(yàn)證

　　污水處理過程中，氨氮高于總氮含量是較為常見的一種污染癥狀。在實(shí)驗(yàn)分析氨氮含量及總氮含量的基礎(chǔ)上，對(duì)其金屬離子、標(biāo)準(zhǔn)曲線和消解時(shí)間進(jìn)行分析，可見消解時(shí)間是造成污水中氨氮含量增加的重要原因。實(shí)踐過程中，一旦總氮的消解時(shí)間不夠充分，則硫酸鉀就會(huì)發(fā)生不*轉(zhuǎn)化，造成硝酸鹽氮及亞硝酸鹽氮的產(chǎn)生，從而使得污水中的氨氮含量明顯高于總氮含量。

　　5、結(jié)論

　　氨氮與總氮的含量控制是水質(zhì)衡量的重要指標(biāo)，消解時(shí)間不充分，就會(huì)導(dǎo)致總氮含量的降低，從而在增加水體氨氮含量同時(shí)，形成水土富營(yíng)養(yǎng)化。實(shí)踐過程中，污水處理人員在反應(yīng)試劑添加過程中，必須確保其與水體總氨的消解實(shí)踐保持在40min，唯有如此，才能確保污水中氨氮含量的合理控制，繼而實(shí)現(xiàn)污水處理質(zhì)量的有效提升。