工艺技术话说：污水水质之氮家族

查看全部 · 发表于 2021-4-13 08:33:22

在污水厂里，有一系列的氮有关的指标：NH3-N，NO3-N，NO2-N，TN，TKN，蛋白质，氨基酸等这么多的氮的化合物，是不是有种蒙圈了的感觉，完全是傻傻分不清楚啊。

氮的化合物来历

氮的家族里这些化合态氮其实是地球上的生命系统的重要组成部分,氮族从蛋白质和核酸扮演着重要角色。它也是地球大气中最丰富的元素，在空气中氮气N2占到78%，空气中的氮气在常温常压下是惰性的，难于和其他物质发生反应。在自然界的还存着各种复杂的氮的化合态，形成污水厂里复杂氮的兄弟连的原因来自于氮的化学结构。

在化学元素表中，氮和它下面的元素被称为氮族，从原子结构来看，这一族的化学元素有着一些共同的特性。

环保之家.JPG

由于氮的外层电子层2S22P3的原子数有5个，化学反应主要是原子外层电子得失趋于稳定的一个过程，所以氮有着从5，4，3，2，1，-1，-2，-3这8个化合价位，导致了氮在自然界存在的多种多样的形态。由于污水厂主要处理的是污水，水中溶解有机氮的主要形式包括尿素、尿酸和氨基酸等；溶解性无机氮主要以铵(NH4+),硝酸盐(NO3-)和亚硝酸盐(NO2-)等离子形式存在。

自然界里氮的循环

在自然界存在的各种形式的氮是绝大部分是通过细菌的作用来互相转换的，细菌完成这个重要的化学转化利用一种叫做固氮酶的酶。这张图表明了自然界中氮的循环路线，氮是所有生物的有机组成，因为它是一个蛋白质和核酸组成基本元素，在植物中有大约7.5%的氮(干质量)。了解了氮的循环，更能了解在污水厂里氮族兄弟连的转化过程。

在水中氮的环境影响

为了促进农作物的良好生长，农民会大量的使用氮化肥，这些含氮的化肥会在土壤中累积，对土壤环境造成影响。当在农作物不生长的季节，这些氮肥不再被生物固化，降水和地表径流使它们最终进入到地下水和饮用水。同时在雷电时产生的硝酸根会导致酸雨，影响农作物和土壤。

地表水体中硝酸盐、亚硝酸盐和氨是水体中浮游生物的生长所必须无机化合物，当水体表面的氮浓度增加，浮游生物产量也会的增加，从而引起赤潮。同时大量的硝酸盐会引起富营养化,这意味着浮游的生物拥有过多的营养物质，大量繁殖并消耗水中的溶解氧，导致水体缺氧和鱼类死亡。硝酸在某些情况下甚至可能生物氨，游离氨浓度达到一定程度也可能毒死水体生物。

污水中的氮的来源

城市污水处理厂主要处理的污水来自于城市居民的生活排水，那么污水厂里的污水中的氮的来源都是那些呢？我们知道生活污水的主要来源厕所便器的冲洗水，洗浴排水，厨房排水，还有一些垃圾处理中产生的废水。这些排水中的氮的含量如何呢？

我们来看两张饭前不宜研究的表格，美国康涅狄格大学研究了人体的排泄数据，得出人体排泄所产生的各种污染物的数量：

每人每天排泄物数量

名称	排泄数量	每克排泄物所含污染物质
名称	排泄数量	BOD5	总氮（TN）	PO43-
粪便	120g	12	1.2	0.36
尿液	1.1L	11	11	3.30

而从居民生活排水的各种来源所产生的污染物质的组成如下表：
生活排水中各种污染物质的组成（mg/L）

排水来源	BOD5	总氮（TN）	PO43-
便器排水	300	200	100
洗浴排水	200	2	1
洗脸池排水	200	2	1
厨房排水	700	5	10
洗衣店排水	300	10	1
垃圾处理排水	2380	79	13

上面两张表很不雅观的罗列了人在氮的循环中所承担的部分，也表明了污水厂中氮的主要来源，污水中的氮也有从化肥，化工企业，地面的粉尘污染物等等，这些组成了污水厂里氮族的来源。

最后我们再回到文初了解下那些长得一样的符号的名称吧：

NH3-N=（氨氮）

NO3-N=（硝酸盐氮）

NO2-N=（亚硝酸盐氮）

TN=（总氮）=TKN+NO3-N+NO2-N

TKN=（总凯式氮）=NH3-N+有机氮

蛋白质，氨基酸=（有机氮）

总凯氏氮是指以基耶达（Kjeldahl)法测得的含氮量.它包括氨氮和在此条件下能转化为铵盐而被测定的有机氮化合物.此类有机氮化合物主要有蛋白质、氨基酸、肽、胨、核酸、尿素以及合成的氮为负三价形态的有机氮化合物,但不包括叠氮化合物,硝基化合物等。
总氮包括溶液中所有含氮化合物,即亚硝酸盐氮、硝酸盐氮、无机盐氮、溶解态氮及大部分有机含氮化合物中的氮的总和。