论文摘要：本文系统地介绍了饮用水中溶解性氮类化合物的分类、各自的存在形式、性质及对人体的影响危害及祛除方法。并结合我国颁布的《生活饮用水卫生标准》关于氮标准的提高，着重介绍了近年来的饮用水中氮类化合物的祛除方法：针对水中无机氮的祛除具体介绍了化学脱氮法、反渗透法、电渗析法、生物脱氮法、离子交换法，以及生物脱氮/离子交换组合工艺；对水中有机氮的祛除则主要介绍了催化还原法。此外，随着饮用水中消毒副产物愈来愈引起人们的关注，本文也有所介绍。
论文关键词：饮用水,溶解性氮,脱氮,氯化,消毒副产物
我国经济社会的快速发展，造成对环境的压力日益严重，水中的氮类化合物的种类、含量也日益增多，对饮用水造成的巨大的危害，主要体现在：⑴氮类化合物如NO等危害人体健康。NO进入人体后被还原为NO，NO有致癌作用。此外，婴幼儿体内吸入的NO进入血液后与血红蛋白作用，将Fe(Ⅱ)氧化成Fe(Ⅲ)而导致形成高铁血红蛋白，高铁血红蛋白与氧发生不可逆结合，引起高铁血红蛋白症。世界卫生组织(WHO)颁布的饮用水质标准规定NO-N的最大允许浓度为10mg/L，而我国部分省市的地下水中NO-N含量高达20～50mg/L。⑵自来水中含高浓度的氨氮也可能产生亚硝酸盐的问题，尤其是我国多层建筑广泛采用的屋顶水箱中，容易受到二次污染，也容易造成死水。⑶造成对水体的富营养化现象，对一些静止型水体，如湖泊和水库等，当其含有过量的氮时会导致蓝藻和蓝绿藻的过度繁殖，发生水华现象；⑷进入水体中种类繁多的有机氮绝大部分对人体有急性或慢性、直接或间接的致毒作用,尤其是消毒过程中产生具有难降解性、生物积累性和致癌、致畸、致突变“三致”作用的消毒副产物（如NDMA等）,严重威胁人体健康。
1.饮用水中氮的来源
水中氮的来源主要有：(1)大气中化石燃料燃烧和汽车尾气排放的氮氧化物和由雷电产生的NO转而形成硝酸等含氮化合物，一旦受降淋洗就进人地面水体中。(2)过址使用的植物肥料(氨水、尿素、铵盐肥料、硝酸盐肥料等)通过灌溉排水进入地面水或通过土壤渗入地下水中。(3)动物的排泄物和动植物腐烂的分解产物，如氨氮、氨基酸、多肽等。(4)生活污水某些含氮工业废水的排放。(5)水流经某些含氮的矿物层时也会溶解进入含氮化合物。
2.水中氮类物质的存在形式、分类
水中氮类物质DN（dissolvednitrogen）总的可以分为DON(dissolvedorganicnitrogen，溶解性有机氮)和DIN(dissolvedinorganicnitrogen，溶解性无机氮)。
其中，无机氮可以分为氨氮、硝酸盐、亚硝酸盐等；有机氮可以分为氨基酸、多肽、蛋白质等含氮有机化合物。具体如下：
2.1氨氮（Ammonianitrogen简称NH-N）
指水中以游离氮（NH）以游离氨（NH）形式存在的氮，两者的组成比决定于水的PH值和温度。当PH值偏高时，游离氨的比例较高，反之，则氨盐的比例比较高。
水中氨氮主要来源于生活污水中含氮有机物受微生物作用的分解产物，焦化、合成氨等工业废水，以及农田排水等。此外，在无氧环境中，水中存在的亚硝酸盐亦可受微生物作用，还原为氨；在有氧环境中，水中氨亦可转变为亚硝酸盐、硝酸盐。
2.2硝酸盐氮（NO-N）
水中硝酸盐是在有氧环境下，各种形态的含氮化合物中最稳定的氮化合物，也是含氮有机化合物经无机化作用最终阶段的分解产物。亚硝酸盐可经氧化生成硝酸盐，硝酸盐在无氧环境中，也可受微生物的作用还原为亚硝酸盐。
清洁地面水中硝酸盐氮含量较低，受污染水体和一些深层地下水中硝酸盐氮含量较高。在正常情况下，只有硝酸盐被还原成亚硝酸盐时，硝酸盐才会有毒性作用。制革、酸洗废水，某些生化处理设施的出水及农田排水中常含大量硝酸盐。
2.3亚硝酸盐氮（NO-N）
亚硝酸盐氮（NO-N）是氮循环的中间产物，不稳定，在含氧的天然水体中，可被迅速氧化成硝酸盐；在缺氧条件下也可被还原为氨。亚硝酸盐进入人体后，可将低铁血红蛋白氧化成高铁血红蛋白，使之失去输送氧的能力，还可与仲胺类反应生成具有致癌性的亚硝胺类物质。亚硝酸盐很不稳定，一般天然水中含量不会超过0.1mg/L。
表1.三种含氮化合物在水中出现的意义：
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NH -N
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NO -N
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NO -N
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意义
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表示水新近被污染
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表示新近污染，分解在进行
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水以前被污染，已开始分解并仍有新污染
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水中污染物已分解，趋向自净
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旧污染分解已完成，现又有新污染
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污染已分解，但未完全自净或硝酸盐还原为亚硝酸盐
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+
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水中污染物都已分解并达到了净化
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清洁水
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注：“+”表示在水中出现，“—”表示在水中不出现
3.水中脱氮的处理工艺
3.1无机氮的处理
3.1.1硝酸盐的去除方法：
⑴.化学脱氮
在碱性PH条件下，通过化学方法可以将水中的硝酸盐还原为氨，反应方程式可表示为：
NO+8Fe(OH)+6HO→NH+8Fe(OH)+OH
该反应在催化剂Cu的作用下进行，Fe/NO的比值为15：1，该工艺会产生大量的铁污泥，并且形成的氨需要用气提法除去。
此外，Murphy实验用粉末铝祛除硝酸盐，反应主要产物为氨（占60%～95%），可以通过气提法除去。反应的最佳的PH为10.25，基本原理如下：
3NO+2Al+3HO→3NO+2Al(OH)
NO+2Al+5HO→3NH+2Al(OH)+OH
2NO+2Al+4HO→N+2Al(OH)+2OH
在利用石灰作软化剂的水处理厂可有效地使用该工艺，因为利用石灰通常可使PH值升高到9.1或以上。因而，调节PH值所需的费用较低，铝同水的副反应可表示为：
Al+6HO→2Al(OH)+3H
当PH值为9.1～9.3时，由于上述反应导致的铝的损失量小于2%。 1/5 1 2 3 4 5 下一页 尾页 |
