總氮丶氨氮丶硝酸鹽氮丶亞硝酸鹽氮丶凱式氮總是傻傻分不清楚？看完這篇文章你就是除氮專家!

氮在水中存在的形式是什么?影響因素有哪些?

自然界氮素蘊(yùn)藏量豐富，以三種形態(tài)存在:分子氮N2,占大氣的78%; 有機(jī)氮化合物;無機(jī)氮化合物。其中水體中的氮主要包括有機(jī)氮和無機(jī)氮兩大類，其總量稱為總氮(英文縮寫為TN)。

有機(jī)氮是指以有機(jī)化合物形式存在的氮，如蛋白質(zhì)、氨基酸、肽、尿素、有機(jī)胺、硝基化合物、重氮化合物等。農(nóng)業(yè)廢棄物和城市生活污水中存在的有機(jī)氮主要是蛋白質(zhì)及其分解產(chǎn)物一多肽和氨基酸。但某些工業(yè)廢水中可能有其他含氮有機(jī)化合物。無機(jī)氮指氨氮、亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮等，它們一部分是有機(jī)氮經(jīng)微生物分解轉(zhuǎn)化作用而產(chǎn)生的，一部分直接來自施用化肥的農(nóng)田退水和工業(yè)排水。

氮在水體中會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)化。隨著時(shí)日的延長(zhǎng)，有機(jī)氮很不穩(wěn)定，容易在微生物的作用下，分解成無機(jī)氮(在無氧的條件下，分解為氨氮;在有氧的條件下，先分解為氨氮，再分解為亞硝酸鹽氮與硝酸鹽氮)，并不斷減少。

氨氮在污水中存在形式有游離氨(NH3)與離子狀態(tài)銨鹽(NH4+)兩種，其中游離氨的濃度除主要取決于氨氮的濃度外，還隨水中的pH值和溫度的增加而增大。此外，離子強(qiáng)度對(duì)游離氨的濃度也會(huì)有影響。

水中硝酸鹽是含氮有機(jī)物經(jīng)無機(jī)化作用階段的分解產(chǎn)物。硝酸鹽在缺氧、酸性的條件下可以還原成亞硝酸鹽。亞硝酸鹽氮是氮循環(huán)的中間產(chǎn)物，不穩(wěn)定。根據(jù)水環(huán)境條件，可被氧化成硝酸鹽氮，也可以被還原成氮。

什么是凱氏氮?

凱氏氮是有機(jī)氮與氨氮之和，凱氏氮指標(biāo)可以用來判斷污水在進(jìn)行生物法處理時(shí)氮營(yíng)養(yǎng)是否充足的依據(jù)。生活污水中凱氏氮含量約40mg/L (其中有機(jī)氮約15mg/L,氨氮約25mg/L),總氮與凱氏氮之差值約等于亞硝酸鹽氮與硝酸鹽氮之和;凱氏氮與氨氮的差值約等于有機(jī)氮。

氮的危害是什么?

生活污水和化肥、食品等工業(yè)的廢水以及農(nóng)田排水都含有大量的氮。天然水體接納這些廢水后，會(huì)發(fā)生水體富營(yíng)養(yǎng)化。水體富營(yíng)養(yǎng)化是指在人類活動(dòng)的影響下，生物所需的氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)大量進(jìn)入湖泊、河口、海灣等緩流水體，引起藻類及其他浮游生物迅速繁殖，水體溶解氧量下降，水質(zhì)惡化，魚類及其他生物大量死亡的現(xiàn)象。在自然條件下，湖泊也會(huì)從貧營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)過渡到富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)，不過這種自然過程非常緩慢。而人為排放含營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的工業(yè)廢水和生活污水所引起的水體富營(yíng)養(yǎng)化則可以在短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)。水體出現(xiàn)富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象時(shí)，浮游藻類大量繁殖，形成水華。因占優(yōu)勢(shì)的浮游藻類的顏色不同，水面往往呈現(xiàn)藍(lán)色、紅色、棕色、乳白色等。這種現(xiàn)象在海洋中則叫做赤潮或紅潮。

水中硝酸鹽是含氮有機(jī)物經(jīng)無機(jī)化作用的分解產(chǎn)物。人體攝入硝酸鹽后，經(jīng)腸道中微生物的作用轉(zhuǎn)變成亞硝酸鹽而出現(xiàn)毒性作用。亞硝酸鹽可使人體正常的血紅蛋白氧化為高鐵血紅蛋白，發(fā)生高鐵血紅蛋白癥，失去其輸氧的能力，導(dǎo)致組織缺氧。

污水進(jìn)行生物處理時(shí)，氨氮不僅為微生物提供營(yíng)養(yǎng)，而且對(duì)污水的pH值起緩沖作用。但氨氦過高時(shí)，特別是游離氨濃度較高時(shí)，降低微生物的生活活動(dòng)。

氮的來源是什么?氨的存在形式是什么?

污水中的氮一方面來自于化肥和農(nóng)業(yè)廢棄物。另一方面來自城市生活污水和某些工業(yè)廢水。城市生活污水中含有豐富的氮，其中糞便是生活污水中氮的主要來源。氨氮的來源主要有制革廢水、酸洗廢水等工業(yè)廢水。某些生化處理設(shè)施的出水和農(nóng)田排水中可能含有大量的硝酸鹽氮。

氮是如何轉(zhuǎn)化的?

含氮化合物在水體中的轉(zhuǎn)化可分為三個(gè)階段:第一階段為含氮有機(jī)物在水體中逐漸被微生物分解成較簡(jiǎn)單的化合物，生成無機(jī)氨氮，稱為氨化過程;第二階段是氨氮在有氧的條件下，轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽與硝酸鹽，稱為硝化過程;第三階段是亞硝酸鹽與硝酸鹽在低氧或無氧條件下，被反硝化菌還原轉(zhuǎn)化為氮?dú)猓Q為反硝化過程。氨化可以在有氧或無氧條件下進(jìn)行，硝化則只可以在有氧條件下進(jìn)行。如果水體缺氧，則硝化反應(yīng)不能進(jìn)行。

硝化的概念是什么?

傳統(tǒng)生物脫氮理論認(rèn)為氨氮是借助兩類不同的細(xì)菌(硝化菌和反硝化菌)將水中的氨氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)舛コ?。首先在好氧條件下，亞硝酸細(xì)菌以氧作為電子受體，將氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽，之后硝酸細(xì)菌將亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化為硝酸鹽，這個(gè)反應(yīng)過程稱為硝化反應(yīng)。

反硝化的概念是什么?

硝化反應(yīng)完成后，反硝化細(xì)菌利用各種有機(jī)基質(zhì)作為電子供體，以硝酸鹽或亞硝酸鹽作為電子受體，進(jìn)行缺氧呼吸，將硝酸鹽或亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化為氮?dú)?，這個(gè)過程稱為反硝化。

常用的生物脫氮工藝有哪些?

（1）傳統(tǒng)脫氮工藝
由巴茨(Barth) 開創(chuàng)的傳統(tǒng)活性污泥法脫氮工藝為三級(jí)活性污泥法流程，它是以氨化、硝化和反硝化、生化反應(yīng)過程為基礎(chǔ)建立的。

傳統(tǒng)活性污泥法脫氮工藝（三級(jí)活性污泥法）

該工藝流程將去除BOD5與氨化、硝化和反確化分別在三個(gè)反應(yīng)池中進(jìn)行，并各自有污泥回流系統(tǒng)。一級(jí)曝氣池為一般的二級(jí)處理曝氣池，其主要功能是去除BOD、COD,將有機(jī)氮轉(zhuǎn)化為NH3-N,即完成有機(jī)碳的氧化和有機(jī)氮的氨化功能。一級(jí)曝氣池的混合液經(jīng)過沉淀后，出水進(jìn)入第二級(jí)曝氣池，稱為硝化曝氣池，進(jìn)人該池的污水，其BOD5值已降至15～20mg/L的較低水平，在硝化曝氣池內(nèi)進(jìn)行硝化反應(yīng)，使NH3-N氧化為NO3--N,同時(shí)有機(jī)物得到進(jìn)一步分解，污水中BOD5進(jìn)一步降低。硝化反應(yīng)要消耗堿度，所以需投加堿，以防pH值下降。硝化曝氣池的混合液進(jìn)入沉淀池，沉淀后出水進(jìn)入第三級(jí)活性污泥系統(tǒng)，稱為反硝化反應(yīng)池，在缺氧條件下，NO3--N還原為氣態(tài)N2，排入大氣。因?yàn)檫M(jìn)入該級(jí)的污水中的BOD5值很低，為了使反硝化反應(yīng)正常進(jìn)行，所以需要投加甲醇作為外加碳源，但為了節(jié)省運(yùn)行成本，也可引人原污水充作碳源。

在這一系統(tǒng)的后面，為了去除由于投加甲醇而帶來的BOD值，可設(shè)后曝氣池，經(jīng)處理后排放水體。

這種系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是有機(jī)物降解菌、硝化菌、反硝化菌分別在各自反應(yīng)器內(nèi)生長(zhǎng)增殖，環(huán)境條件適宜，并具有各自的污泥回流系統(tǒng)，去除BOD和硝化反應(yīng)都快，而且比較徹底。但也存在處理設(shè)備多、造價(jià)高、處理成本高、管理不夠方便等缺點(diǎn)。

為了減少處理設(shè)備，可以將三級(jí)活性污泥法脫氮工藝中的去除BOD為目的的一級(jí)曝氣池和第二級(jí)硝化曝氣池相合并，將BOD去除和硝化兩個(gè)反應(yīng)過程放在統(tǒng)一的反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行，于是就產(chǎn)生了兩級(jí)生物脫氮系統(tǒng)。

兩級(jí)生物脫氮系統(tǒng)工藝

該兩級(jí)生物脫氮傳統(tǒng)工藝盡管經(jīng)過改進(jìn)，但仍存在處理設(shè)備較多、管理不太方便、造價(jià)較高和處理成本高等缺點(diǎn)。因此上述生物脫氧傳統(tǒng)工藝目前已應(yīng)用得很少。

2. A/O工藝

為了克服傳統(tǒng)的生物脫氮工藝流程的缺點(diǎn)，根據(jù)生物脫氮的原理，在20世紀(jì)80年代初開創(chuàng)了缺氧/好氧活性污泥脫氮系統(tǒng)(A/O) 

生物脫氮工藝將反硝化反應(yīng)器放置在系統(tǒng)之前，所以又稱為前置反硝化生物脫氮系統(tǒng)。在反硝化缺氧池中，回流污泥中的反硝化菌利用原污水中的有機(jī)物作為碳源，將回流混合液中的大量硝態(tài)氮還原成N2，而達(dá)到脫氮目的。然后再在后續(xù)的好氧池中進(jìn)行有機(jī)物的生物氧化、有機(jī)氮的氨化和氨氮的硝化等生化反應(yīng)。

A/O工藝有如下優(yōu)點(diǎn)：

1) 流程簡(jiǎn)單，構(gòu)筑物少，只有一個(gè)污泥回流系統(tǒng)和混合液回流系統(tǒng)，基建費(fèi)用可節(jié)省。

2)反硝化池不需外加碳源，降低了運(yùn)行費(fèi)用。

3) A/0工藝的好氧池在缺氧池之后，可以使反硝化殘留的有機(jī)污染物得到進(jìn)一步去除，提高出水水質(zhì)。

4)缺氧池在前，污水中的有機(jī)碳被反硝化菌所利用，可減輕其后好氧池的有機(jī)負(fù)荷。同時(shí)缺氧池中進(jìn)行的反硝化反應(yīng)產(chǎn)生的堿度可以補(bǔ)償好氧池中進(jìn)行硝化反應(yīng)對(duì)堿度的需求的一半左右。

A/0工藝的主要缺點(diǎn)是脫氮效率不高，一般為70%～80%。此外，如果沉淀池運(yùn)行不當(dāng)，則會(huì)在沉淀池內(nèi)發(fā)生反硝化反應(yīng)，造成污泥上浮，使處理水水質(zhì)惡化。盡管如此，A/O工藝仍以它的突出特點(diǎn)而受到重視，該工藝是目前采用比較好的的脫氮工藝。該工藝可以將缺氧池與好氧池建成合建式曝氣池，中間隔以擋板，前段為缺氧反硝化，后段為好氧硝化。該形式特別便于對(duì)現(xiàn)有推流式曝氣池進(jìn)行改造。

短程硝化反硝化的概念和原理是什么?

短程硝化反硝化就是將硝化過程控制在NO2-階段，阻止進(jìn)一步氧化為NO3-，直接以作為電子受氫體進(jìn)行反硝化。

與傳統(tǒng)生物脫氮工藝相比，短程硝化反硝化生物脫氮工藝可節(jié)約供氧量25%左右，節(jié)約反硝化所需碳源40%左右，減少污泥生成量，減少硝化過程的投堿量，縮短反應(yīng)時(shí)間，相應(yīng)減少了反應(yīng)器容積30%~40%。

同步硝化反硝化的概念和原理是什么?

傳統(tǒng)的脫氮理論認(rèn)為脫氮需要經(jīng)過硝化和反硝化兩個(gè)不同的過程。反硝化是異氧兼性厭氧菌，只有在無分子氧而同時(shí)存在硝酸和亞硝酸離子的條件下，它們才能利用這些離子中的氧進(jìn)行呼吸，使硝酸鹽還原。但是近幾年的研究表明，硝化和反硝化可在同一反應(yīng)器中同時(shí)發(fā)生，許多實(shí)際運(yùn)行中的好氧硝化池中也常常發(fā)現(xiàn)有總氮損失，這一現(xiàn)象被稱為同步硝化反硝化(SND)。同步硝化反硝化具有減少碳源、節(jié)省曝氣量等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)前同步硝化反硝化在工程中應(yīng)用很少，基本處于實(shí)驗(yàn)室研究階段。

厭氧氨氧化的概念和原理是什么?

厭氧氨氧化(Anammox)作用即在厭氧條件下由厭氧氨氧化菌利用亞硝酸鹽為電子受體，將氨氮氧化為氮?dú)獾纳锓磻?yīng)過程。厭氧氨氧化反應(yīng)是一種化能自養(yǎng)的古菌(Anammox)的反應(yīng)。該古菌為自養(yǎng)型，只需無機(jī)碳源，并且在全球碳循環(huán)過程中發(fā)揮著很重要的作用。在目前污水的氨氮處理上被廣為看好。但是由于亞硝酸根含量在大部分污水是不夠明顯的，所以該技術(shù)要結(jié)合其他技術(shù)來使用。