污水厂进水氮指标选取的讨论

第24卷第1期环境科技Vol.24No.l2011年2月Environmental Science and TechnologyFeb.2011污水厂进水氮指标选取的讨论锋|， 杨海亮'， 卢斌，鲍兵兵了， 马三剑'(1.苏州科技学院环保应用技术研究所，江苏苏州215011;2苏州宜科环保工程有限公司， 江苏苏州215021)摘要:氨氮污染物对水环境的综合影响较大，继化学霭氧量之后,其有望在“十二五”纳入全国主要水污染物排放约束性控制指标。首先阚述了选取各种氮指标作为污水处理厂象氮削减量考核指标的可行性。再通过列举苏州新区第一污水厂(改造前)进水中各种氮指标数据,对所做分析加以证明,最后给出结论并提出建议。关键词:氨氧;凯氏氟;削减;考核中图分类号: X7文献标识码: B文章编号: 1674 4829(2011)01-0032 -03Discussion on Selecting Influent Nitrogen Index of Wastewater Treatment PlantLIU Feng， YANG Hai-liang， LU Bin, BAO Bing- -bing，MA San-jianAbstract: Ammonia nitrogen pollutants have great effects on water environment. Inferior to the chemical oxygen demand,it is expected that ammonia nitrogen will be the second compulsory control index of the national water pollutant emission in“12th Five-Year Plan". Firstly, it elaborates the feasibility of slecting various nitrogen indexes as the asesment index ofthe reduction amount of ammonia nitrogen. Then, the paper lists the data of various inluent nitrogen indexe of the No.1Wastewater Treatment Plant in Suzhou New District (belore modification) to prove the above analysis, Finally, it put forwardssome conclusions and recommendations.Key words: Ammnonia nitrogen; Kjeldahl nitrogen; Reduce; Asesment0引言标，也是各类型氮中危害影响最大的一-种形态。“十污水中含氮化合物有4种:有机氮、氨氮、硝酸二五”期间,在继续推进COD污染减排工作的同时,盐氮和亚硝酸盐氮。氨氮(NH;-N)以游离氨或铵盐考虑到环境质量特征、阶段重点、现有基础和技术经济等因素,有必要将NH;-N纳人全国主要水污染物形式存在于水中。凯氏氮(KN)是指凯氏法测得的含排放约束性控制指标，通过污水处理厂协同效应并氮量。它包括了NH-N和在此条件下可能被转化为升级改造，提高生活源NH3-N去除效率,较大程度铵盐而被测定的有机氮化合物。一-般情况下,在测定地改善目前水质NH3-N超标现象，并减轻湖库KN和NH,-N后,其差值即称为有机氮。水中硝酸盐NH-N和TN的负荷。氮(NO5-N)是在有氧环境下含氮化合物中最稳定的一种,亦是含氮有机物经无机作用的最终分解产物。1 NHz-N 纳入污染减排约束性指标亚硝酸盐氮(NO2-N)是氮循环的中间产物,不稳定,根据水环境条件的不同,可被氧化成NO3-N,也可我国NH3-N排放量远远超出受纳水体的环境被还原成NH,-N。总氮(TN)包括KN,NO,-N和容量、污染负荷压力大是造成目前地表水体NH;-N超标的最主要原因。NHJ-N已超过COD成为影响地NO-N。“十一五”期间环境保护工作取得积极进展。在表水水环境质量的首要指标,NH;-N是否纳人污染国民经济快速发展的同时，化学需氧量(COD)排放得减排约束性指标，直接影响COD污染减排工作的环到有效控制,地表水环境质量总体有所改善。“十境质量绩效。NH3-N是各类型氮中危害影响最大的一种形-.五"前2年NHJ-N已成为影响地表水质的首要指态,是水体受到污染的标志,其对水生态环境的危害收稿日期:2010-10-25表现在多个方面。与COD一样,.NHJ-N也是水体中作者简介:刘锋(1974-).男,江西南昌人,大学本科,高级工程师,主要的主要耗氧污染物,NH3-N氧化分解消耗水中的溶从事水污染控制工作。第24卷第1期刘锋等污水厂进水氮指标选取的讨论33解氧,使水体发黑发臭。NH-N中的非离子氨是引起比较合理。对以生活污水为主的城镇污水厂,其来水水生生物毒害的主要因子，对水生生物有较大的毒中含有机氮较多，若以NHz-N为指标进行考核，如害，其毒性比铵盐大几十倍。在O2充足的情况下，前所述,对污水厂等排污单位来说是不划算的。凯氏NH3-N可被微生物氧化为NO2-N，进而分解为氮测定法测定的KN,其测定结果准确度高,可以准NO3-N,NO:-N与蛋白质结合生成亚硝胺,具有致癌确地测定污水中有机氮和NHz-N量之和。另外,水和致畸作用。同时NHJ-N是水体中的营养素,可为藻体TN高不-定水质受污染。而水体中以KN为主的类生长提供营养源,增加水体富营养化发生的几率。还原性氮(有机氮和NH,-N)才是造成水污染的原NHz-N是TN在自然水体中的存在形式之一，因,以进水KN作为削减量考核指标是相对合理的。通过实施NH-N总量控制,降低进人水体的NH3-N3污水厂 进水氮分布情况污染负荷,也就直接减少了水体TN含量,有利于缓解湖库富营养化。为了探究城镇污水厂进水氮分布情况，包括笔2进水氮指标的选取者在内的几位同学对苏州市新区第-污水厂(改造NH3-N将继COD之后,有望在“十二五”纳人全前)进水进行了为期2个月的采样、测定(主要测定.国主要水污染物排放约束性控制指标。因此,应该对各项氮指标)工作。取样频率为24 h,取样时间为每排污单位、企业的进水NH,-N浓度进行监测,以获天的12:00~13:00。图1至图3为此次测定的结果。在考察进水氮分布情况的之前，首先应该了解匆其NHJ-N削减量(以下简称削减量)。以污水进水NH;-N浓度为指标考核削减量,对该废水的COD浓度范围，进水COD浓度范围不同排污企业来说是不合算、“吃亏”的。因为进水中有一-的废水,其进水NH -N,KN差别也会很大。600p部分有机氮在中间反应过程中经过氨化反应"转化成NHz-N。氨化反应是指有机氮化合物在氨化菌的作用下,分解、转化为氨态氮的过程。以氨基酸为例，其反应式为:RCHNH2COOH+O2氧化器.RCOOH+CO2+NH。处理由氨化反应产生的这--部分NH;-N“10却未能计入削减量当中，对生活污水及含有机氮较0高的废水排放单位、企业来说，即使投入了大量费用用于NH-N的削减，但是由于考核指标的选取不日期当,其付出徒劳,得不到环保部门的认可。图1进水COD。质浓度若以进水TN为指标进行削减量考核，也会出4.00 '+ NO;-N。 NO;-N10.35现问题。目前，用TN监测的国家标准方法GB0.25 :11894-89《水质总氮的测定碱性过硫酸钾消解紫0.20-外分光光度法》进行水质监测时，理论上同- -水样的2 2.00NH3--N值不可能高于TN值。而在实际测量时，如果5 1.500.10是310废水中氨态氮的含量较高，则易出现NH3-N值高于0.05 :TN值现象。出现这种现象的原因是,在碱性介质中,氨态氮以氨气形式逸散在比色管气相中，此时测出的TN是NO;-N,NO2-N及部分NH;-N之和内，这种圍2进水NO3-N,NO2;-N质量浓度现象表明标准方法中的消解方法不适用于氨态氮含量高的样品。7060NO3-N,NO2-N是NH3-N在经硝化菌和亚硝化菌作用后转化而来，污水在进人脱氨处理构筑物10:502之前,硝化和亚硝化反应都是很弱的,两者含量都很低,转化成的NO3"-N,NO2-N不能完全表征污染水10+NH-N中KN→pNH, -N)p(KN).00体中NH;-N的真实含量,故进水NO:-N,NO2-N不适宜作为考核削减量指标。以进水KN为指标考核削减量，笔者认为相对圄3进水NH-N,KN 质量浓度及二者比值环境科2011年2月由图2可知，进水NO3-N,NO2-N浓度都很经计算,新区第- -污水厂进水NH-N平均质量低,特别是NO2-N浓度,几乎可以忽略不计。NO2-浓度为32 mg/L,有机氮平均质量浓度为15 mg/L,N浓度出现零的情况，是因为在未知其浓度的情况则由有机氮贡献的NH,-N质量浓度为2 mg/L。根据下,稀释了一定倍数,采用标准测定方法GB 7493一DB 32/1072-2007《太湖地区城镇污水处理厂及重87<水质亚硝酸盐氮的测定分光光度法》，超出了该点工业行业主要水污染物排放限值》,该污水厂出水方法的最低检出限质量浓度0.003 m/L。故视进水NH3-N质量浓度应该小于5 mg/L。假定污水厂全年.NO2-N为0。NO3-N 质量浓度在0.3~ 4 mg/L之运行330 d,每天处理水量为5万t。间,波动较大。通过图2所示的NO5-N,NO2-N浓度若以进水NH;-N浓度作为NH)-N削减量,则变化情况，证明了上文所述该2项指标不宜作为削该厂 1 a NH-N削减量约为:减量考核指标。(32-5)x 50000x 330+ 106 =445.5t由图3可知,NH-N与KN质量浓度比值大致若以进水KN浓度作为NH3-N削减量，则该厂在0.6~ 0.7,与临近的同是以生活污水为主的芦村1 a NHJ-N削减量约为:污水厂进水氮组分大致相同。进水中还有占KN浓(32+2-5)x 50000x 330+ 10*=478.5t③度30% ~ 40%的有机氮，若仅以进水NH;-N浓度进因进水氮指标选取的不同,NH,-N削减量②与行削减量考核，那么占该部分有机氮经氨化作用转③的结果相差33 t,对排污单位来说,②是不合理的。化而成的NH3-N量就未计入考核量中,对排污单位5结论及建议和企业是不利的。由图3可以看出，随着时间的推移，进水NH-N通过对苏州新区第-污水厂(改造前)进水水样有所减少。这是因为:①进行取样、氮指标测定试验及假定条件基础上的NH3+ H0一兰NH: + OH-当时间由5月推移至6月,气温逐渐升高，反应NH3-N削减量计算,本文得出如下结论。(1)苏州新区第一污水厂进水中,NH3-N与KN①平衡向左移动,进水中NH3-N以游离态的NH形质量浓度的比值大致在0.6~0.7,还有占KN浓度.式释放至大气中,测得NH,-N浓度有所降低,这也30% ~ 40%的有机氮。是NH-N与KN比值有所下降的原因。:(2)随着气温的升高,污水厂进水NH;-N浓度4以NH-N和KN为考核指标的NH3-N削减量有所下降。(3)以进水NH;-N和KN作为NH-N削减量考生活污水中NH3-N最多(约占2/3,质量浓度核指标,两者的结果相差33 Ua。30 mg/L左右)，有机氮- -般1/3 (质量浓度10~ 15建议综合考虑污水厂进水KN与NH-N,进行mg/L),其它形式的氮很少,可以约等于零。图4为苏NH3-N削减量考核、计算,这样是客观.公正的。在进州新区第- -污水厂进水氮(平均浓度)分布情况。行削减量计算时，测定进水KN和NH-N浓度,两-wN0-N)=24者之差即为进水有机氮浓度。再根据各地水质的不同,适当选取有机氮经过氨化作用转化为NH3-N的.的(有机氟)=325转化率,将由此转化而来的NH,-N计人氨氮削减量中。所以在计算NH-N削减量时,要充分考虑进水中有机氮对NH,-N的贡献,并要将此贡献值计人进水NH)-N浓度中作为进水NH,-N“真实”浓度。o(NH-N)=66%圈4进水氮分布情况[参考文献]假定污水厂进水中有机氮全部是蛋白质且80%[1]张自杰.排水工程(下册)[M].4版.北京:中国建筑工业出转化为氨基酸(1mg的有机氮有0.8mg转化为氨基版社, 2000.酸),R基团的平均分子量为30。则由RCHNH2CO0H+02-女RC0OH + CO2[2]吴志旭，陈林茜.水中总氮测定有关问题的探讨[].化学分析计量, 2006, 15(1): 74- 58.+NH,可得，质量浓度为1.0mg/L的有机氮可以转[3]蔡健明，操家顺.芦村污水厂进水组分分析[I]环境科技，化质量浓度为0.13 mg/L的NH;-N (17+ 104x 0.82009, 22(3): 30- 32.(责任编辑曹愚伟)