秒懂 總氮 /氨氮/ 硝酸鹽氮/ 亞硝酸鹽氮/ 總凱式氮
在汙水處理廠裡除了COD以外同樣具有綜合性的污染指標的衡量標準還有一系列與氮有關的指標：游離氨態氮（NH3-N）丶銨鹽態氮（NH4+-N）丶硝酸鹽氮（NO3-N）丶亞硝酸鹽氮（NO2-N）丶總氮（NT）丶總凱氏氮（TKN）丶尿素、氨基酸、蛋白質、核酸、尿酸、脂肪胺、有機堿、氨基糖等含氮有機物，看到這麼與氮有關的檢測指標是不是瞬間累覺不愛了？
今天帶大家瞭解一下水中的氮元素，然後簡單梳理與氮有關的指標之間的相關性，希望您能有所獲益。
氮：氮是一種化學元素，它的化學符號是N，它的原子序數是7。氮是空氣中最多的元素，在自然界中存在十分廣泛，在生物體內亦有極大作用，是組成氨基酸的基本元素之一。氮在地殼中的含量很少，自然界中絕大部分的氮是以單質分子氮氣的形式存在於大氣中，氮氣占空氣體積的百分之七十八。動植物體中的蛋白質都含有氮。土壤中有硝酸鹽。氮通常的單質形態是氮氣。它無色無味無臭，是很不易有化學反應呈化學惰性的氣體，而且它不支持燃燒。氮的最重要的礦物是硝酸鹽，硝酸鹽幾乎全部易溶于水，只有硝酸脲微溶于水，堿式硝酸鉍難溶于水。
水體中的氮元素是造成富營養化的“罪魁禍首”，往往是水污染控制行業的科研和工程技術的關注重點，其重要性絲毫不亞於有機污染物，水質中氮是反映水體所受污染程度和湖泊丶水庫水體富氧化程度的重要指標之一 。
進入水體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）和硝態氮。
氨氮包括游離氨態氮NH3-N和銨鹽態氮NH4+-N
硝態氮包括硝酸鹽氮NO3--N和亞硝酸鹽氮NO2-N
有機氮主要有尿素、氨基酸、蛋白質、核酸、尿酸、脂肪胺、有機堿、氨基糖等含氮有機物。
可溶性有機氮主要以尿素和蛋白質形式存在，它可以通過氨化等作用轉換為氨氮。
TN中文名：總氮，英文名：Total nitrogen，總氮元素主要由氨氮、有機氮、硝態氮、亞硝態氮以及氮氧化合物組成，其中氨氮主要來自于氨水以及諸如氯化銨等無機物。有機氮主要來自於一些有機物中的含氮基團，比如有機胺類等。氮氧化合物諸如一氧化氮以及二氧化氮等是有毒氣體，由於狀態不穩定，一般很少存在。
硝態氮在自然界中比較穩定，且含量較高，比如國防工業炸藥製造過程中大量用硝酸鹽作為原料，機械化學等工業使用大量與硝酸鹽相關的原材料作為氧化劑，同時很多污水通過前期生化以及硝化以後也含有大量的硝酸鹽，因為硝態氮十分穩定，且極易溶解于水，因此污染十分嚴重，極易擴散。
目前，封閉性水域的富營養化問題已相當嚴重，引起了人們的普遍重視。水中的總氮（NT）含量在一定程度上能反映出水環境富營養化的情況，因此總氮（NT）含量的測定已成為水研究中必不可少的內容。
總氮的測定方法主要有兩種：
一是採用分別測定有機氮和無機氮化合物（氨氮、亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮）後加和的辦法。
二是以過硫酸鉀氧化，使有機氮和無機氮轉變為硝酸鹽後，通過離子選擇電極法對溶液中的硝酸根離子進行測量，也可以用紫外法或還原為亞硝酸鹽後，用偶氮比色法，以及離子色譜法進行測定。
氨氮的去除辦法：
目前市場上的技術已經非常成熟，一般通過以下幾種辦法去除。
第一，折點加氯氧化法，通過加入次氯酸鈉或者漂白粉進行氧化，將氨氮轉化為氮氣釋放，目前市場上常見的氨氮去除劑基本以漂白粉為主。其反應方程式如圖所示：
第二，利用微生物硝化和反硝化去除廢水中的氨氮，其原理是硝化菌和反硝化菌的聯合作用，將水中氨氮轉化為氮氣以達到脫氮目的。首先通過硝化細菌和亞硝化細菌將氨氮轉化為亞硝酸鹽和硝酸鹽，然後再進行反硝化，將硝酸鹽轉化為氮氣。其反應原理圖如下所示：
有機氮的去除辦法 ：
在一些廢水中含有有機氮，有機氮大多通過微生物去除。在轉化中，主要包括氨化、硝化和反硝化三個階段。在氨化過程中，水中有機氮在微生物作用下轉化為氨氮。硝化過程中，首先在亞硝化桿菌的作用下，氨氮轉化為亞硝酸鹽氮，然後在硝化桿菌作用下，亞硝酸鹽氮進一步被氧化成硝酸鹽氮。反硝化過程中，硝酸鹽氮轉化為氮氣，釋放到空氣中，也正是在這個過程中，水中的氮被徹底去除了。
硝態氮的去除辦法：
硝態氮主要是指硝酸根離子，目前有採用離子交換、膜滲透、吸附以及生物脫氮的方法。其中離子交換法、膜滲透法以及吸附法都只是硝酸根離子的濃縮與轉移，無法真正去除總氮，濃縮以後的硝酸根廢液需要進一步處理。 在生物脫氮中，主要是指硝酸根離子通過反硝化細菌降解轉化為氮氣的過程。在傳統的生化方法中，需要極大地占地面積，而且由於微生物密度低，微生物脫氮效率很低，而且出水不清澈，有懸浮物，不耐毒性物質。
【參考文獻】
1. 鄭亞西,王關民;湖(庫)水體富營養化綜合防治對策[J];重慶環境科學;2001年04期
2. 沈耀良;廢水生物脫氮除磷工藝設計和運行中需考慮的幾個問題[J];環境科學與技術;1996年02期
3. 王東海,文湘華,錢易;SBR在難降解有機物處理中的研究與應用[J];中國給水排水;1999年11期
4. 沈耀良,趙丹;強化SBR工藝脫氮除磷效果的若干對策[J];中國給水排水;2000年07期
5. 趙宗升,劉鴻亮,李炳偉,袁光鈺;高濃度氨氮廢水的高效生物脫氮途徑[J];中國給水排水;2001年05期
6. 張可方,張朝升,方茜,伍小軍,周莉萍,譚小萍;SBR法處理城市污水的脫氮除磷功效[J];中國給水排水;2001年11期
7. 4.Berner, R.A. (2006) Geological Nitrogen Cycle and Atmospheric N2 over Phanerozoic Time. Geology 34: 413-415.
8.許淑娟(2014)。厭氧氨氧化系統微生物組成及除氮效能之探討。中興大學環境工程學系所學位論文。2014。1-155。
9. 馮宇柔(2008) 。利用通氣式薄膜生物反應槽與厭氧氨氧化程序進行廢水除氮之研究 。臺灣大學環境工程學研究所學位論文； P13 - 23
在汙水處理廠裡除了COD以外同樣具有綜合性的污染指標的衡量標準還有一系列與氮有關的指標：游離氨態氮（NH3-N）丶銨鹽態氮（NH4+-N）丶硝酸鹽氮（NO3-N）丶亞硝酸鹽氮（NO2-N）丶總氮（NT）丶總凱氏氮（TKN）丶尿素、氨基酸、蛋白質、核酸、尿酸、脂肪胺、有機堿、氨基糖等含氮有機物，看到這麼與氮有關的檢測指標是不是瞬間累覺不愛了？
今天帶大家瞭解一下水中的氮元素，然後簡單梳理與氮有關的指標之間的相關性，希望您能有所獲益。
氮：氮是一種化學元素，它的化學符號是N，它的原子序數是7。氮是空氣中最多的元素，在自然界中存在十分廣泛，在生物體內亦有極大作用，是組成氨基酸的基本元素之一。氮在地殼中的含量很少，自然界中絕大部分的氮是以單質分子氮氣的形式存在於大氣中，氮氣占空氣體積的百分之七十八。動植物體中的蛋白質都含有氮。土壤中有硝酸鹽。氮通常的單質形態是氮氣。它無色無味無臭，是很不易有化學反應呈化學惰性的氣體，而且它不支持燃燒。氮的最重要的礦物是硝酸鹽，硝酸鹽幾乎全部易溶于水，只有硝酸脲微溶于水，堿式硝酸鉍難溶于水。
水體中的氮元素是造成富營養化的“罪魁禍首”，往往是水污染控制行業的科研和工程技術的關注重點，其重要性絲毫不亞於有機污染物，水質中氮是反映水體所受污染程度和湖泊丶水庫水體富氧化程度的重要指標之一 。
氨氮包括游離氨態氮NH3-N和銨鹽態氮NH4+-N
硝態氮包括硝酸鹽氮NO3--N和亞硝酸鹽氮NO2-N
有機氮主要有尿素、氨基酸、蛋白質、核酸、尿酸、脂肪胺、有機堿、氨基糖等含氮有機物。
可溶性有機氮主要以尿素和蛋白質形式存在，它可以通過氨化等作用轉換為氨氮。
TN中文名：總氮，英文名：Total nitrogen，總氮元素主要由氨氮、有機氮、硝態氮、亞硝態氮以及氮氧化合物組成，其中氨氮主要來自于氨水以及諸如氯化銨等無機物。有機氮主要來自於一些有機物中的含氮基團，比如有機胺類等。氮氧化合物諸如一氧化氮以及二氧化氮等是有毒氣體，由於狀態不穩定，一般很少存在。
硝態氮在自然界中比較穩定，且含量較高，比如國防工業炸藥製造過程中大量用硝酸鹽作為原料，機械化學等工業使用大量與硝酸鹽相關的原材料作為氧化劑，同時很多污水通過前期生化以及硝化以後也含有大量的硝酸鹽，因為硝態氮十分穩定，且極易溶解于水，因此污染十分嚴重，極易擴散。
目前，封閉性水域的富營養化問題已相當嚴重，引起了人們的普遍重視。水中的總氮（NT）含量在一定程度上能反映出水環境富營養化的情況，因此總氮（NT）含量的測定已成為水研究中必不可少的內容。
總氮的測定方法主要有兩種：
一是採用分別測定有機氮和無機氮化合物（氨氮、亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮）後加和的辦法。
二是以過硫酸鉀氧化，使有機氮和無機氮轉變為硝酸鹽後，通過離子選擇電極法對溶液中的硝酸根離子進行測量，也可以用紫外法或還原為亞硝酸鹽後，用偶氮比色法，以及離子色譜法進行測定。
氨氮的去除辦法：
目前市場上的技術已經非常成熟，一般通過以下幾種辦法去除。
第一，折點加氯氧化法，通過加入次氯酸鈉或者漂白粉進行氧化，將氨氮轉化為氮氣釋放，目前市場上常見的氨氮去除劑基本以漂白粉為主。其反應方程式如圖所示：
第二，利用微生物硝化和反硝化去除廢水中的氨氮，其原理是硝化菌和反硝化菌的聯合作用，將水中氨氮轉化為氮氣以達到脫氮目的。首先通過硝化細菌和亞硝化細菌將氨氮轉化為亞硝酸鹽和硝酸鹽，然後再進行反硝化，將硝酸鹽轉化為氮氣。其反應原理圖如下所示：
有機氮的去除辦法 ：
在一些廢水中含有有機氮，有機氮大多通過微生物去除。在轉化中，主要包括氨化、硝化和反硝化三個階段。在氨化過程中，水中有機氮在微生物作用下轉化為氨氮。硝化過程中，首先在亞硝化桿菌的作用下，氨氮轉化為亞硝酸鹽氮，然後在硝化桿菌作用下，亞硝酸鹽氮進一步被氧化成硝酸鹽氮。反硝化過程中，硝酸鹽氮轉化為氮氣，釋放到空氣中，也正是在這個過程中，水中的氮被徹底去除了。
硝態氮的去除辦法：
硝態氮主要是指硝酸根離子，目前有採用離子交換、膜滲透、吸附以及生物脫氮的方法。其中離子交換法、膜滲透法以及吸附法都只是硝酸根離子的濃縮與轉移，無法真正去除總氮，濃縮以後的硝酸根廢液需要進一步處理。 在生物脫氮中，主要是指硝酸根離子通過反硝化細菌降解轉化為氮氣的過程。在傳統的生化方法中，需要極大地占地面積，而且由於微生物密度低，微生物脫氮效率很低，而且出水不清澈，有懸浮物，不耐毒性物質。
【參考文獻】
1. 鄭亞西,王關民;湖(庫)水體富營養化綜合防治對策[J];重慶環境科學;2001年04期
2. 沈耀良;廢水生物脫氮除磷工藝設計和運行中需考慮的幾個問題[J];環境科學與技術;1996年02期
3. 王東海,文湘華,錢易;SBR在難降解有機物處理中的研究與應用[J];中國給水排水;1999年11期
4. 沈耀良,趙丹;強化SBR工藝脫氮除磷效果的若干對策[J];中國給水排水;2000年07期
5. 趙宗升,劉鴻亮,李炳偉,袁光鈺;高濃度氨氮廢水的高效生物脫氮途徑[J];中國給水排水;2001年05期
6. 張可方,張朝升,方茜,伍小軍,周莉萍,譚小萍;SBR法處理城市污水的脫氮除磷功效[J];中國給水排水;2001年11期
7. 4.Berner, R.A. (2006) Geological Nitrogen Cycle and Atmospheric N2 over Phanerozoic Time. Geology 34: 413-415.
8.許淑娟(2014)。厭氧氨氧化系統微生物組成及除氮效能之探討。中興大學環境工程學系所學位論文。2014。1-155。
9. 馮宇柔(2008) 。利用通氣式薄膜生物反應槽與厭氧氨氧化程序進行廢水除氮之研究 。臺灣大學環境工程學研究所學位論文； P13 - 23