污水處理廠廢水中總氮與氨氮監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的合理性

張英紅　李祥蕾

摘要：總氮與氨氮是水體富營(yíng)養(yǎng)化重要指標(biāo)，將其應(yīng)用于傳統(tǒng)污水處理廠指標(biāo)監(jiān)測(cè)，可以有效檢測(cè)水質(zhì)狀況。文章將從總氮與氨氮監(jiān)測(cè)分析、污水中氨氮去除原理、數(shù)據(jù)合理性分析三個(gè)方面詳細(xì)探究污水處理廠中總氮、氨氮監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)合理性，旨在推動(dòng)我國(guó)污水處理技術(shù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：污水處理;總氮;氨氮;監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

氮元素過(guò)量是導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化的重要原因^[1] 。污水處理過(guò)程中監(jiān)測(cè)氮元素含量，對(duì)于監(jiān)測(cè)污水處理效果具有重要意義。查閱相關(guān)資料，污水中的氮有四種不同的形態(tài)，四種形態(tài)氮合稱為總氮，氨氮是四氮形態(tài)之一。污水處理廠中會(huì)將氨氮、總氮數(shù)據(jù)指標(biāo)作為常規(guī)分析項(xiàng)目，用以監(jiān)測(cè)水體富營(yíng)養(yǎng)化程度。

總氮與氨氮監(jiān)測(cè)分析

污水處理廠在實(shí)際監(jiān)測(cè)總氮、氨氮數(shù)據(jù)指標(biāo)時(shí)可以發(fā)現(xiàn)，全國(guó)各地在相關(guān)數(shù)據(jù)指標(biāo)監(jiān)測(cè)過(guò)程中差異性比較大^[2] 。理論上總氮數(shù)據(jù)等于有機(jī)氮、氨氮、亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮數(shù)據(jù)之和，但數(shù)據(jù)實(shí)際監(jiān)測(cè)過(guò)程中卻出現(xiàn)不對(duì)等，總氮與四種氮形態(tài)數(shù)據(jù)關(guān)系不明確的情況，會(huì)人員對(duì)于監(jiān)測(cè)結(jié)果的精準(zhǔn)性以及合理性產(chǎn)生疑惑^[3] 。因此分析總氮、氨氮數(shù)據(jù)合理性對(duì)于污水處理廠進(jìn)行污水處理效果分析是十分必要的。

污水中的氮主要分為四種形態(tài)，其生化處理過(guò)程如下：

第一，氨氮。硝化反應(yīng)：（1）方式為好氧細(xì)菌;（2）反應(yīng)產(chǎn)物為NO₃^-。反硝化反應(yīng)：（1）方式為厭氧菌;（2）反應(yīng)產(chǎn)物為N₂。

第二，有機(jī)氮。硝化反應(yīng)：（1）方式為好氧細(xì)菌;（2）反應(yīng)產(chǎn)物為NH₃-N。

第三，亞硝酸鹽氮。硝化反應(yīng)：（1）方式為好氧細(xì)菌;（2）反應(yīng)產(chǎn)物為NO₃^-。反硝化反應(yīng)：（1）方式為厭氧菌;（2）反應(yīng)產(chǎn)物為N₂。

第四，硝酸鹽氮。硝化反應(yīng)：（1）方式無(wú);（2）反應(yīng)產(chǎn)物為NO₃^-。反硝化反應(yīng)：（1）方式為厭氧菌;（2）反應(yīng)產(chǎn)物為N₂。

四種形態(tài)氮硝化反應(yīng)過(guò)程化學(xué)式為：NH₄⁺+2O₂=NO₃^-+2H⁺+H₂O。

四種形態(tài)氮反硝化反應(yīng)過(guò)程化學(xué)式為：6NO₃^-+5CH₂OH=5O₂+7H₂O+6OH^-+3N₂^[4]。

污水中氨氮去除原理

污水處理廠主要采用A2O法去除廢水中的氨氮，該方法屬于生物處理法。

去除原理：（1）充氧條件下污水中的氨氮物質(zhì)具備反應(yīng)條件;（2）氨氮物質(zhì)經(jīng)過(guò)硝化反應(yīng)，生成硝態(tài)氮;（3）生成產(chǎn)物回流至A段;（4）A段進(jìn)行反硝化反應(yīng);（5）創(chuàng)造缺氧條件以滿足反硝化反應(yīng);（6）通過(guò)氮反硝化反應(yīng)過(guò)程化學(xué)式可知硝態(tài)氮是電子受體，而水中有機(jī)物為供體;（7）反硝化反應(yīng)結(jié)束后硝態(tài)氮還原成氮;（8）氮?dú)庖莩鑫廴舅w;（9）去除污水中氨氮完畢。

數(shù)據(jù)合理性分析

在污水處理中會(huì)出總氨氮數(shù)據(jù)值小于、大于、接近三種情況。

數(shù)值較小

總氮數(shù)值主要包括四種氮形態(tài)數(shù)值，因此理論上數(shù)據(jù)數(shù)值應(yīng)該大于氨氮數(shù)據(jù)數(shù)值。當(dāng)出現(xiàn)數(shù)據(jù)數(shù)值低于氨氮的情況下，可以直接判斷出總氮數(shù)據(jù)數(shù)值較小是不合理的。監(jiān)測(cè)人員在實(shí)際測(cè)定的過(guò)程中沒(méi)有嚴(yán)格按照納氏試劑分光光度法以及紫外法進(jìn)行科學(xué)處理，導(dǎo)致測(cè)量數(shù)據(jù)結(jié)果出現(xiàn)總氮數(shù)據(jù)數(shù)值小于氨氮數(shù)據(jù)值的情況。總體而言，實(shí)驗(yàn)室監(jiān)測(cè)中監(jiān)測(cè)用水、化學(xué)試劑、消解時(shí)間、硝解因素均會(huì)對(duì)其造成影響。

第一，用水影響。實(shí)驗(yàn)室用水中的化學(xué)成分如果出現(xiàn)差異性將會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果出現(xiàn)差異性。因此在氨氮、總氮樣品分析過(guò)程中一定要選擇同等級(jí)別的實(shí)驗(yàn)用水，更要嚴(yán)格控制吸光度，避免因?yàn)橛盟町愋詫?dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果出現(xiàn)較大差異。

第二，試劑影響。在測(cè)定水體中總氮數(shù)據(jù)過(guò)程中，如果過(guò)硫酸鉀、氫氧化鈉實(shí)際質(zhì)量不過(guò)關(guān)，將會(huì)對(duì)空白造成較大影響。目前，市場(chǎng)中所售賣的過(guò)硫酸鉀、氫氧化鈉質(zhì)量參差不齊，部分過(guò)硫酸鉀試劑使用后會(huì)導(dǎo)致空白吸光度具居高不下，嚴(yán)重影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，導(dǎo)致總氨氮檢測(cè)數(shù)值虛高，總氮與氨氮數(shù)據(jù)對(duì)比后差異性比較明顯^[4] 。因此在實(shí)際監(jiān)測(cè)過(guò)程中，檢測(cè)人員需要選擇高純度過(guò)硫酸鉀、氫氧化鈉減少雜質(zhì)對(duì)于實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。

第三，消解因素。消解過(guò)程中要嚴(yán)格控制時(shí)間、壓力、溫度。消解過(guò)程中主要因素控制數(shù)值為：（1）壓力值：122（±2Pa）Pa;（2）時(shí)間值：40min（±5min）;（3）溫度值：溫度值：25℃（±1℃）。在監(jiān)測(cè)過(guò)程中，一定要確保消解過(guò)程結(jié)束后將壓力表控制在0Pa，隨后再將樣品取出^[5] 。

（二）數(shù)值接近

總氮監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)數(shù)值與氨氮檢測(cè)值接近原因，主要是因?yàn)橄趸磻?yīng)沒(méi)有達(dá)成預(yù)期效果，這也導(dǎo)致氨氮轉(zhuǎn)化率不高。在日常監(jiān)測(cè)過(guò)程中，一級(jí)A出水口評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為氨氮5mg/L，總氮為15mg/L，兩項(xiàng)數(shù)據(jù)比較接近則說(shuō)明污水中NH₄⁺并沒(méi)有完全轉(zhuǎn)化^[6] 。

（三）數(shù)值較大

總氮包含氨氮，因此從理論上來(lái)說(shuō)總氨氮數(shù)據(jù)數(shù)值較大是正?，F(xiàn)象。但在實(shí)際監(jiān)測(cè)過(guò)程中如果總氮與氨氮之間差異波動(dòng)值低于常規(guī)檢測(cè)數(shù)值，或者倍數(shù)之差達(dá)到20以上則說(shuō)明檢測(cè)數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常。監(jiān)測(cè)人員需要立即對(duì)以下幾個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行核查：

（1）采樣。確定樣品是否出現(xiàn)混淆情況。監(jiān)測(cè)人員在采樣時(shí)要嚴(yán)格按照實(shí)驗(yàn)室樣本采樣要求進(jìn)行采樣，并添加固定劑。

（2）方法：監(jiān)測(cè)過(guò)程中監(jiān)測(cè)人員需要嚴(yán)格按照水質(zhì)氨氮、總氮測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測(cè)。如果監(jiān)測(cè)過(guò)程中，監(jiān)測(cè)人員沒(méi)有按照相關(guān)要求進(jìn)行測(cè)定，就會(huì)出現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)值過(guò)大的情況。

（3）分析：在數(shù)據(jù)分析過(guò)程中，監(jiān)測(cè)人員如果沒(méi)有嚴(yán)格繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，就會(huì)導(dǎo)致水樣總氮結(jié)果過(guò)高的情況。同時(shí)，監(jiān)測(cè)人員要對(duì)NO₃^-污染因子進(jìn)行測(cè)定，并根據(jù)分子式計(jì)算出NO₂-N數(shù)值，將數(shù)值進(jìn)行比對(duì)確定數(shù)據(jù)是否合理。

結(jié)語(yǔ)

總氮數(shù)據(jù)數(shù)值與氨氮數(shù)據(jù)數(shù)值共有三種關(guān)系。根據(jù)以上分析可以得知，當(dāng)前者數(shù)據(jù)小于后者時(shí)顯然數(shù)據(jù)不具有合理性。但當(dāng)數(shù)據(jù)接近或者高于時(shí)則需要具體情況具體分析，當(dāng)數(shù)據(jù)明顯高于相關(guān)數(shù)值時(shí)則需要考慮污水處理工藝流程是否合理，由此判斷數(shù)據(jù)的合理性。

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作者簡(jiǎn)介：

張英紅 出生年月：1985.07 女 漢 山東煙臺(tái) 本科 中級(jí)工程師，研究方向：環(huán)境監(jiān)測(cè)

（作者單位：山東省煙臺(tái)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心）