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植物生物学论文 学生姓名：XXX 学 号：110912040浅议废水中氨氮的去除问题摘要：氨氮的存在使给水消毒和工业循环水杀菌处理过程中氯量增大。氨氮存在于许多工业废水中。美国推荐水中亚硝酸盐的最高允许浓度时1mg/L，而我国上海第一医院建议在饮用水中的亚硝酸盐的浓度必须控制在0.2mg/L以下。关键词：废水，氨氮，饮用水1.概述 氨氮的存在使给水消毒和工业循环水杀菌处理过程中氯量增大；对某些金属，特别是对铜具有腐蚀性；当污水回用时，再生水中的氨氮可以促进输水管道和用水设备中微生物的繁殖，形成生物垢，堵塞管道和用水设备，并影响换热效率，更严重的是氨氮是造成水体富营养化的重要原因。氨氮存在于许多工业废水中。钢铁、炼油、化肥、无机化工、铁合金、玻璃制造、肉类加工和饲料生产等工业，均排放高浓度的氨氮废水。某些工业自身会产生氨氮污染物，如钢铁工业（副产品焦炭、锰铁生产、高炉）以及肉类加工业等。而另一些工业将氨用作化学原料，如用氨等配成消光液以制造磨砂玻璃。此外，皮革、孵化、动物排泄物等废水中氨氮初始含量并不高，但由于废水中有机氮的脱氨基反应，在废水存积过程中氨氮浓度会迅速增加。不同类的工业废水中氨氮浓度千变万化，即使同类工业不同工厂的废水中氨氮浓度也不完全相同，这取决于原料性质、工艺流程、水的耗量及水的复用等。进入水体的氮主要有无机氮和有机氮之分。无机氮包括氨态氮（简称氨氮）和硝态氮，亚硝态氮不稳定可以还原成氨氮，或氧化成硝态氮。有机氮有尿素、氨基酸、蛋白质、核酸、尿酸、脂肪胺、有机碱、氨基糖等含氮的有机物。在一定的条件下有机氮会通过氨化作用转化成无机氮。2.水体富营养化及其危害2.1水体富营养化现象及主要成因 “富营养化”是湖泊分类与演化方面的概念，过量的植物性营养元素氮、磷排入水体会加速水体富营养化的进程。水体富营养化现象是指在光照和其它适宜环境条件情况下，水中含有的植物性营养元素氮的营养物质使水体中的藻类过量生长，在随后的藻类植物的死亡以及异样微生物的代谢活动中，水体中的溶解氧逐步耗尽，造成水体质量恶化、水生态环境机构破坏。当水体中含N0.2mg/L，含P0.02mg/L水体就会营养化。水体营养化后会引起某些藻类恶性繁殖，一方面有些藻类本身有藻腥味会引起水质恶化使水变得腥臭难闻；另一方面有些藻类所含的蛋白质毒素会富集在水产物体内，并通过食物链影响人体的健康，甚至使人中毒。如海生腰鞭毛目生物的过度繁殖能使海水呈红色或褐色，即俗称“赤潮”；沟藻属是形成赤潮的常见种类，它们所产生的毒素会被贝类动物所积累，人体食用后会引起严重的胃病甚至死亡。水体中大量藻类死亡的同时会耗去水体中的溶解氧，从而引起水体中鱼虾类等水产物的大量死亡，致使湖泊退化、淤泥化，甚至变浅、变成沼泽地甚至消亡。据统计，我国平均每年有20个天然湖泊消亡。我国广东珠海沿江、厦门沿海、长江口近海水域、渤海湾曾多次发生藻类过度繁殖引起的赤潮，造成鱼类等水产物大量的死亡，使海洋渔业资源遭到的破坏，经济损失严重。而水体一旦富营养化后没有几十年的时间是很难恢复的，有的甚至无法恢复，如美国的伊利湖是典型的富营养湖，科学家估计需要100年才能恢复。2.2降低水体的观赏价值通常1mg氨氮氧化成硝态氮需消耗4.6mg溶解氧。水体中氨态氮愈多，耗去的溶解氧就愈多，水体的黑臭现象就越发严重。这就影响了水体中鱼类等水生生物的生存，使其易因缺氧而死亡。富营养的水质不仅又黑又臭，且透明度差（仅有0.2m），往往影响了江河湖泊的观赏和旅游价值。随着改革开放的深入，人民群众的生活水平日趋提高，旅游已成为人们越来越广泛的需求。而水质优良的江河、湖泊、公园是城市景观的重要组成部分，也是人们生活娱乐、游泳、观赏、休闲的最佳场所。但我国的大部分湖泊已呈现出不同程度的营养态。有些通常发黑、发臭，人们已无法在其中游泳、游览了，更观赏不到鱼类在其中嬉戏的情景，大大降低了这些湖泊的利用价值。影响当地人民的生活，并且也严重影响当地的旅游业发展，造成较大的经济损失。2.3危害人类及生物生存当水体中pH值较高时。氨态氮往往呈游离氨的形式存在，游离氨对水体中的鱼及生物皆有毒害作用，当水体中NH3N1mg/L时，会使生物血液结合氧的能力下降；当NH3N3mg/L在2496h内金鱼及鳊鱼等大部分鱼类和水生物就会死亡。可使人体内正常的血红蛋白氧化成高铁血红蛋白，失去血红蛋白在体内的输氧能力，出现缺氧的症状，尤其是婴儿。当人体血液中高铁血红蛋白70%时会发生窒息现象。若亚硝酸盐长时间作用于人体可引起细胞癌变。经水煮沸后的亚硝酸盐浓缩，其危害程度更大。以亚硝酸盐为例，自来水中含量为0.06mg/L时，煮沸5min后增加到0.12mg/L，增加了100%。亚硝酸盐与胺类作用生成亚硝酸胺，对人体有极强的致癌作用，并有致畸胎的威胁。美国推荐水中亚硝酸盐的最高允许浓度时1mg/L，而我国上海第一医院建议在饮用水中的亚硝酸盐的浓度必须控制在0.2mg/L以下。水体中的氮营养来源是多方面的，其中人类活动造成的氮的来源主要有以下几方面:1.未经处理的工业和生活污水直接排入河道和水体：这类污水的氨氮含量高，排入江河湖泊，造成藻类过度生长的危害最大。城市污水、农业污水，食品等工业的废水中含有大量的氮、磷和有机物质。据统计，全世界每年施入农田的数千万吨氮肥中约有一半经河流进入海洋。美国沿海城市每年仅通过粪便排入沿海的磷近十万吨。2.污水处理场出水：采用常规工艺的污水处理厂，有机物被氧化分解产生了氨氮，除了构成微生物细胞组分外，剩余部分随出水排入河道，这是城市污水虽经过二级常规处理但河道仍然出现富营养化和黑臭的重要原因之一。3.面源性的农业污染物，包括废料、农药和动物粪便等。3.氨氮废水处理的研究现状及主要处理技术氨氮处理技术的选择与氨氮浓度密切相关，而对一给定废水，选择技术方案主要取决于以下几方面：(1)水的性质；(2)处理要求达到的效果；(3)经济效益，以及处理后出水的最后处置方法等。根据废水中氨氮浓度的不同，可将废水分为3类：高浓度氨氮废水、中等浓度氨氮废水、低浓度氨氮废水。随着工业的发展，中、高浓度的氨氮废水排放日益增多。现在，由于对氨氮废水的控制日益严格，对氨氮废水的处理技术要求越来越高。工业废水的氨氮去除方法有多种，主要包括物理法、化学法、生物法等。其中物理法有反渗透、蒸馏、土壤灌溉等技术；化学法有离子交换、氨吹脱、折点氯化、焚烧、催化裂解、电渗析、电化学处理等技术；生物法有藻类养殖、生物硝化、固定化生物技术等。虽然每种处理技术都能有效地去除氨氮，但应用于工业废水的处理必须具有应用方便、处理性能稳定、适用于废水水质且经济实用的特点。根据国内外工程实例及资料介绍和环境工作者所研究的重点，目前处理氨氮废水比较实用的方法主要有折点氯化法、选择性离子交换法、氨吹脱法、生物法以及化学沉淀法等。下面就这几种方法作一简单介绍。3.1折点氯化法去除氨氮折点氯化法是将氯气（生产上用加氯机将氯气制成氯水）或次氯酸钠通入废水中将废水中的NH4+N氧化成N2的化学脱氮工艺。当氯气通入废水中达到某一点时水中游离氯含量最低，氨的浓度降为零。当氯气通入量超过该点时，水中的游离氯量就会增多。因此该点称为折点，该状态下的氯化法称为折点氯化。废水中的氨氮常被氧化成氮气而被脱去，处理氨氮废水所需的实际氯气量取决于温度、pH值及氨氮浓度。氧化每克氨氮需要910mg氯气，pH值在67反应最佳，接触时间为0.52小时。在上述条件下，出水中氨氮浓度小于0.1mg/L。折点加氯法处理后的出水在排放前一般需要用活性碳或二氧化硫进行反氯化，以去除水中残留的氯。1mg残留氯大约需要0.91.0mg的二氧化硫。在反氯化时会产生氢离子，但由此引起的pH值下降一般可以忽略，因此去除1mg残留氯只消耗2mg左右的碱。折点氯化法最突出的优点是可通过正确控制氯的添加量和对流量进行均化，使废水中全部氨氮降为零，同时使废水达到消毒的目的。对于氨氮浓度低于5mg/L的废水来说，用这种方法较为经济。为了克服单独采用折点加氯法处理氨氮废水需要大量加氯的缺点，常将此法与生物硝化连用，先硝化再除微量残留氨氮。氯化法的处理率达90%100%，处理效果稳定，不受水温影响，在寒冷地区此法特别有吸引力。虽初次投资较少，但运行费用高，副产物氯胺和氯代有机物会造成二次污染，所以氯化法只适用于处理低浓度氨氮废水。3.2选择性离子交换法去除氨氮离子交换是指在固体颗粒和液体界面上发生的离子交换过程。离子交换法选用对NH4+离子有很强选择性的沸石作为交换树脂，从而达到去除氨氮的目的；而常规的离子交换树脂不具备对氨离子的选择性，故不能用于废水中去除氨氮。沸石具有对非离子氨的吸附作用和与离子氨的离子交换作用，它是一类硅质的阳离子交换剂，储量丰富价格低廉，对NH4+有很强的选择性。【参考文献】1沈耀良,王宝贞.废水生物处理新技术理论与应用M.中国环境科学出版社,2000:11-82钱易,唐孝炎.环境保护与可持续性发展M.高等教育出版社,115-1283郑兴灿,李亚新.污水除磷脱氮技术M.中国建筑工业出版社,1998:15-874陈慧中,杨宏.给水系统中藻类研究现状及进展J.现代预防医学,2001,28(l):79-805孙锦宜.含氮废水处理技术与应