亚硝酸盐氮 总氮丶氨氮丶硝酸盐氮丶亚硝酸盐氮丶凯式氮总是傻傻分不清楚？看这篇文章!

1.水中氮的形式是什么？影响因素有哪些？

自然界有丰富的氮储量，主要以三种形式存在:分子态氮N2，占大气的78%；有机氮化合物；无机氮化合物。其中，水中的氮主要包括有机氮和无机氮，其总量称为总氮。

有机氮是指以有机化合物形式存在的氮，如蛋白质、氨基酸、肽、尿素、有机胺、硝基化合物、重氮化合物等。农业废弃物和城市污水中的有机氮主要是蛋白质及其分解产物——肽和氨基酸。然而，一些工业废水可能含有其他含氮有机化合物。无机氮是指氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮等。它们有的是微生物分解转化有机氮产生的，有的直接来自农田回水和工业排水。

氮会在水中转化。随着时间的延长，有机氮非常不稳定，在微生物的作用下容易分解为无机氮，并不断减少。

污水中的氨氮有两种形式:游离氨和离子铵盐，其中游离氨的浓度主要取决于氨氮的浓度，并随着水中pH值和温度的升高而升高。此外，离子强度也影响游离氨的浓度。

水中硝酸盐是含氮有机物在无机作用最后阶段的分解产物。在缺氧和酸性条件下，硝酸盐可以还原成亚硝酸盐。亚硝酸盐氮是氮循环的中间产物，不稳定。根据水环境条件，可以氧化成硝态氮，也可以还原成氮气。

2.什么是凯氏氮？

凯氏氮是有机氮和氨氮的总和。生物法处理污水时，凯氏氮指数可用于判断氮营养是否充足。生活污水中凯氏氮含量约40毫克/升，总氮与凯氏氮之差约等于亚硝酸盐氮和硝酸盐氮之和；凯氏氮和氨氮的区别大约等于有机氮。

3.氮气的危害是什么？

生活污水、化肥、食品等工业废水、农田排水都含有大量的氮。自然水体接受这些废水后会发生富营养化。富营养化是指在人类活动的影响下，生物所需的氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河口、海湾等水流缓慢的水体，导致藻类等浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧减少，水质恶化，造成鱼类等生物大量死亡的现象。在自然条件下，湖泊也会从营养不良过渡到营养丰富，但这个自然过程非常缓慢。然而，人工排放含有营养物质的工业废水和生活污水会在短时间内造成富营养化。水体发生富营养化时，浮游藻类大量繁殖，形成水华。由于优势浮游藻类的颜色不同，水面往往呈蓝色、红色、棕色、乳白色等。这种现象被称为海洋赤潮。

水中硝酸盐是含氮有机物在无机作用最后阶段的分解产物。人体摄入硝酸盐后，在肠道内微生物的作用下转化为亚硝酸盐，产生毒性作用。亚硝酸盐会将人体正常血红蛋白氧化成高铁血红蛋白，导致高铁血红蛋白血症，失去输送氧气的能力，导致组织缺氧。

污水生物处理时，氨氮不仅为微生物提供营养，还对污水的pH值起到缓冲作用。但当氨和氦过高时，特别是游离氨浓度较高时，会抑制微生物的生存活动。

4.氮的来源是什么？氨的存在形式是什么？

一方面，污水中的氮来自化肥和农业废弃物。另一方面，它来自城市生活污水和一些工业废水。城市生活污水富含氮，粪便是生活污水中氮的主要来源。氨氮的来源主要包括制革废水、酸洗废水和其他工业废水。一些生化处理设施和农田排水的出水可能含有大量的硝态氮。

5.氮是如何转化的？

水中含氮化合物的转化可分为三个阶段:第一阶段是含氮有机化合物在水中被微生物逐渐分解为更简单的化合物，最后生成无机氨氮，称为氨化过程；第二阶段是氨氮在好氧条件下转化为亚硝酸盐和硝酸盐，称为硝化过程；第三阶段，在低氧或厌氧条件下，亚硝酸盐和硝酸盐被反硝化细菌还原转化为氮气，称为反硝化过程。氨化可以在好氧或厌氧条件下进行，硝化只能在好氧条件下进行。如果水体缺氧，硝化反应就无法进行。

6.硝化作用的概念是什么？

根据传统的生物脱氮理论，氨氮是在两种不同的细菌的帮助下，通过将氨氮转化为氮气来去除的。首先，在好氧条件下，硝化细菌利用氧气作为电子受体，将氨氮转化为亚硝酸盐，然后硝化细菌将亚硝酸盐转化为硝酸盐。这个反应过程叫做硝化反应。

7.脱氮的概念是什么？

硝化完成后，反硝化细菌利用各种有机底物作为电子供体，硝酸盐或亚硝酸盐作为电子受体，进行缺氧呼吸，将硝酸盐或亚硝酸盐转化为氮气。这个过程叫做反硝化作用。

常用的生物脱氮工艺有哪些？

该工艺在三个反应池中进行BOD5去除、氨化、硝化和反硝化，各有独立的污泥回流系统。一级曝气池是一种通用的二级处理曝气池，其主要功能是去除BOD和COD，将有机氮转化为NH3-N，即完成有机碳的氧化和有机氮的氨化。第一级曝气池的混合液沉淀后，出水进入第二级曝气池，称为硝化曝气池。入池污水的BOD5值已降至15 ~ 20 mg/L的较低水平，在硝化曝气池内进行硝化反应，使NH3-N氧化为NO3-N，同时有机物进一步分解，污水中的BOD5进一步降低。硝化作用消耗碱度，应加碱防止pH值下降。硝化曝气池的混合液进入沉淀池，沉淀后的出水进入三级活性污泥系统，称为反硝化反应池。在缺氧条件下，NO3-N被还原成气态N2并排放到大气中。由于进入该阶段的污水中BOD5值很低，为了使脱氮反应正常进行，需要加入甲醇作为外碳源，但为了节约运行成本，也可以引入原污水作为碳源。

在该系统的后面，为了去除因添加甲醇而导致的BOD值，可以设置一个后曝气池来排放处理后的水。

这种系统的优点是有机降解菌、硝化细菌和反硝化细菌在各自的反应器中生长增殖，环境条件适宜，并且有各自的污泥回流系统，因此BOD去除和硝化反应快速彻底。但也存在加工设备多、成本高、加工成本高、管理不方便等缺点。

为了减少处理设备，可以将三级活性污泥脱氮工艺中用于去除BOD的一级曝气池和二级硝化曝气池组合起来，在一个统一的反应器中进行去除BOD和硝化两个反应过程，从而产生两级生物脱氮系统。

两级生物脱氮系统工艺

传统的两级生物脱氮工艺虽然有所改进，但仍存在处理设备多、管理不方便、成本高、处理成本高等缺点。因此，目前很少使用上述传统的生物脱氧工艺。

2.输入输出过程

为了克服传统生物脱氮工艺的缺点，根据生物脱氮原理，于20世纪80年代初启动了缺氧/好氧活性污泥脱氮系统，如图1所示。

生物脱氮工艺将脱氮反应器置于系统之前，故又称预脱氮生物脱氮系统。在反硝化缺氧池中，回流污泥中的反硝化细菌利用原污水中的有机物作为碳源，将回流混合液中的大量硝态氮还原到N2，从而达到反硝化的目的。然后在后续好氧池中进行有机物生物氧化、有机氮氨化、氨氮硝化等生化反应。

输入输出过程有以下优点:

1)工艺简单，结构少，只有一个污泥回流系统和混合液回流系统，大大节约了基建成本。

2)脱氮池不需要额外的碳源，降低了运行成本。

3)A/0工艺的好氧池在缺氧池的后面，可以进一步去除反硝化过程中残留的有机污染物，提高出水水质。

4)在缺氧池前，污水中的有机碳被反硝化细菌利用，可以降低后续好氧池的有机负荷。同时，缺氧池反硝化产生的碱度可以补偿好氧池硝化所需碱度的一半左右。

A/0工艺的主要缺点是脱氮效率低，一般为70% ~ 80%。此外，如果沉淀池运行不当，会在沉淀池中发生反硝化反应，导致污泥上浮，使处理后的水质恶化。尽管如此，A/O工艺仍因其突出的特点而受到重视，是目前应用广泛的脱氮工艺。该工艺可将缺氧池和好氧池建成中间带挡板、前段缺氧反硝化、后段好氧硝化的组合曝气池。这种形式特别便于改造现有的推流式曝气池。

9.短程硝化反硝化的概念和原理是什么？

短程硝化反硝化是控制NO2-阶段的硝化过程，防止进一步氧化为NO3-，直接将其作为反硝化的最终氢受体。

与传统生物脱氮工艺相比，短程硝化-反硝化生物脱氮工艺可节省供氧约25%，反硝化碳源约40%，减少污泥产生，减少硝化过程中的碱用量，缩短反应时间，相应减少反应器体积30%~40%。

10.同步硝化反硝化的概念和原理是什么？

传统的反硝化理论认为反硝化需要两个不同的过程:硝化和反硝化。反硝化作用是一种兼性厌氧菌。只有当没有分子氧，硝酸盐和亚硝酸盐离子同时存在时，它们才能利用这些离子中的氧来呼吸和还原硝酸盐。然而，近年来的研究表明，硝化和反硝化可以在同一个反应器中同时发生，在实际运行中，许多好氧硝化池经常会出现总氮损失。这种现象被称为同步硝化反硝化。同步硝化反硝化具有减少碳源和节省曝气的优点。目前同步硝化反硝化在工程中的应用较少，基本处于实验室研究阶段。

11.厌氧氨氧化的概念和原理是什么？

厌氧氨氧化是指在厌氧条件下，利用亚硝酸盐作为电子受体，由厌氧氨氧化细菌将氨氮氧化为氮的生物反应过程。厌氧氨氧化反应是厌氧氨氧化反应的一种。这种古细菌是自养的，只需要无机碳源，在全球碳循环中发挥重要作用。目前，它在污水氨氮处理中被广泛重视。但由于大多数污水中亚硝酸盐含量不够显著，该技术应与其他技术相结合。

12.如何吹除氮气？

废水中的氨氮通常以铵离子和游离氮的平衡存在。pH为中性时，氨氮主要以铵离子的形式存在。当pH为碱性时，氨氮主要以游离氨的形式存在。

吹脱是将废水的酸碱度调节到碱性，然后通过气液接触将废水中的游离氨吹到大气中。采用汽提法处理氨氮时，应考虑排放的游离氨总量应满足氨的空气排放标准，或气相氨采用催化氧化法处理。从而避免二次污染。

13.化学沉淀脱氮的原理是什么？

将含有Mg2+和PO3-4的废水和试剂加入到含有氨和氦的废水中，与废水生成复合盐MgNH4PO4，从而去除废水中的氨氮。该方法可以同时处理含氨氮、磷和镁的废水。化学反应通式为

反应式表明，MgNH4PO4的形成与NH4+、Mg2+和PO34-的比例有很大关系，当 大于浓缩产物Ksp时，反应向右进行，溶液中的氨氮可以被去除。恰恰相反，它不是。同时，其他反应也存在。合适的酸碱度应该在9到11之间。此时H3PO4主要解离成H+和HPO24-即Mg2+和H3PO4主要生成MgHPO4。这是除氨最有利的酸碱度范围。在酸性环境下，主要生成Mg2，不利于生成MgNH4PO4，不利于氨氮的去除。但在强碱性条带下，生成Mg2，浓度产物最小，只有9.8X10-25。此时溶液中几乎不存在Mg2+和PO3-4，对反应最不利。

14.断点氯化除氨的原理是什么？实际应用效果如何？

断点氯化是在废水中引入氯气或次氯酸钠，将废水中的氨氮氧化成氮气的化学脱氮过程。当废水中的氯达到一定浓度时，水中游离氯的含量最低，氨的浓度降至零。当氯气的量超过这个点，水中的游离氯就会增加，所以这个点叫做拐点，这种状态下的氯化叫做拐点氯化。影响实际氨氮废水处理效果的因素很多，主要取决于温度、pH值和氨氮浓度。最佳反应条件为pH 6 ~ 7，接触时间0.5 ~ 2h。

断点氯化法除氨机理的反应方程式为:

破点氯化除氨法的主要优点是通过正确控制投氯量，可以将废水中的氨氮全部降至零，同时达到消毒的目的。氯化处理率为90% ~ 100%，处理效果稳定，不受水温影响。这种方法在寒冷地区特别有吸引力。

断点氯化除氨法投资少，但运行成本高，副产物氯胺和氯化有机物会造成二次污染。氯化法仅适用于低浓度氨氮废水的处理。

15.沸石离子交换法除氨的原理和应用是什么？

离子交换是指固体颗粒与液体界面的离子交换过程。沸石离子交换法利用对NH4+离子选择性强的沸石作为交换剂，从而去除氨氮。沸石对非离子氨有吸附作用，与离子氨有离子交换作用。它是一种低成本、对NH4+选择性强的硅质阳离子交换剂。化石不仅可以作为离子交换材料，还可以作为从废水中分离氨氮的分流器；沸石也可与生化处理系统有机结合作为硝化细菌的载体；作为一种氨氮处理工艺，它具有较高的去除率和稳定性。

沸石离子交换与pH值的选择有很大关系，pH值在4 ~ 8范围内是沸石离子交换的最佳区域。ph:8时，NH4+转变为NH3，失去离子交换性能。

离子交换法处理氨氮含量为10 ~ 20 mg/l的城市污水，可使出水浓度达到lmg/l以下，离子交换法具有工艺简单、投资少、去除率高等特点，适用于中低浓度氨氮废水。对于高浓度氨氮废水，由于树脂再生频繁，操作困难。但再生液为高浓度氨氮废水，仍需进一步处理。

16.膜分离除氨的原理和应用效果如何？

膜分离除氨是利用膜的选择性透过性去除氨氮的一种方法。该方法操作方便，氨氮回收率高，无二次污染。气水分离膜去除氨氮是一种理想的方法。

水中氨氮存在离解平衡。随着pH值的增加，水中NH3形成氨的比例增加。在一定的温度和压力下，NH3的气态和液态项达到平衡。根据化学平衡原理，自然界中所有的平衡都是相对的、暂时的。化学平衡只能在一定条件下维持。“如果平衡系统的条件之一发生变化，如浓度、压力或温度，平衡将向能削弱这种变化的方向移动。”。脱气膜对废水的脱氨作用就是根据这一原理设计的。膜的一侧为高浓度氨氮废水，另一侧为吸收液。).当左侧温度高于20℃，pH值高于9，左侧分压高于右侧，并保持一定的压差时，废水中的游离氨NH4+会变成氨分子NH3，通过原料液侧的界面扩散到膜面，分割膜面的压差。

这个过程的本质是一个不断扩散和吸收的过程，解吸和吸收是同时完成的。副产铵盐质量浓度可达20% ~ 30%，成为清洁工业原料，废水中氨氮可降至1mg/L以下，适用于煤化工、制药、冶金等行业高浓度氨氮废水的处理。

脱气膜用于废水脱氨的优势:

除氨率高，废水中的氨含量可降至5mg/L以下；

运行成本低，仅为传统工艺的5%以下；

设备占地面积小，仅为传统工艺的1/3以下；

无氨泄漏，实现清洁生产。