氮素化合物及含磷化合物等植物營養(yǎng)物質(zhì)是活性污泥中微生
物生長繁殖所必需的成分,是關(guān)系到生物處理工藝能否正常運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵。因此,常規(guī)污水處理運(yùn)行中一般都監(jiān)測進(jìn)出水中的氨氮和磷酸鹽,一方面為了監(jiān)測生物處理運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常,另一方面為了檢測出水是否達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。如果進(jìn)水氮、磷含量不足,就要投加一定量的氮肥和磷肥加以補(bǔ)充;如果二沉池出水的磷酸鹽含量超過國家一級排放標(biāo)準(zhǔn)0.5mg/L,就需要采取一些除磷、脫氮的措施使終排水中的氮、磷達(dá)標(biāo)。
1.氮-
氨氮是水中以NH3和NUT形式存在的氮,它是有機(jī)氮化物氧化分解的第一步產(chǎn)物,是水體受污染的一種標(biāo)志。有機(jī)氮和氨氮的總和可以使用凱氏(Kjeldahl)法測定,因而又稱為凱氏氮。總氮為水中有機(jī)氮、氨氮、亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮的總和,也就是凱氏氮與總氧化氮之和。
(1)有機(jī)氮和氨氮
有機(jī)氮主要以蛋白質(zhì)形式存在,還有尿素、胞壁酸、脂肪胺、尿酸和有機(jī)堿等含氨基和不含氨基的化合物,有些有機(jī)氮如果膠、甲殼質(zhì)和季胺化合物等很難生物降解。生產(chǎn)這些有機(jī)氮或以這些有機(jī)氮為原料的工業(yè)排放的污水中會含有這些有機(jī)氮。鋼鐵、煉油、化肥、無機(jī)化工、鐵合金、玻璃制造、肉類加工和飼料生產(chǎn)等行業(yè)排放含有氨氮的工業(yè)廢水,皮革生產(chǎn)、動物排泄物等新鮮污水中氨氮初始含量并不高,但由于污水中有機(jī)氮的脫氨基反應(yīng),在污水貯存或在排水管道中駐留一段時(shí)間后,氨氮的濃度會迅速增加。工業(yè)廢水中有機(jī)氮或氨氮濃度取決于原料的性質(zhì)、采用的生產(chǎn)工藝、水的消耗量及水的重復(fù)利用率等多方面因素。
對有機(jī)氮工業(yè)廢水可采用生物法處理,在微生物去除有機(jī)碳的同時(shí),通過生物同化及生物礦化作用將污水中的有機(jī)氮轉(zhuǎn)化為氨氮。氨氮污水的處理方法有汽提、空氣吹脫、離子交換、活^性炭吸附、生物硝化和反硝化等。
(2)硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮
化肥制造、鋼鐵生產(chǎn)、火藥制造、飼料生產(chǎn)、肉類加工、電 [#]2
子元件及核燃料生產(chǎn)等工業(yè)排放的污水中含有高濃度的硝酸鹽和亞硝酸鹽。某些含有有機(jī)氮或氨氮的工業(yè)廢水起初也許不含硝酸鹽和亞硝酸鹽,但對這些污水進(jìn)行好氧生物處理時(shí),就有可能轉(zhuǎn)化成硝酸鹽或亞硝酸鹽。
含氮有機(jī)物無機(jī)化分解終階段的代表產(chǎn)物是硝酸鹽,亞硝酸鹽是氮循環(huán)的中間產(chǎn)物,在水中的穩(wěn)定性很差,在有氧和微生物的作用下,可被氧化成硝酸鹽,在缺氧或無氧條件下可以被還原為氨。因此,在清潔的水體中,亞硝酸鹽的含量很低,氮主要以硝酸鹽形式存在。同時(shí)測定水體中的氨氮、亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮等三種無機(jī)氮,并結(jié)合有機(jī)氮和總氮的分析化驗(yàn)結(jié)果,可以分析水體受含氮化合物污染的程度和自凈狀況。同樣可以利用這些氮化物的分析結(jié)果,判斷污水處理的效果,指導(dǎo)調(diào)整脫氮工藝的運(yùn)行。
處理含硝酸鹽或亞硝酸鹽工業(yè)廢水的常規(guī)方法是生物反硝化脫氮,對于少量的含硝酸鹽或亞硝酸鹽工業(yè)廢水,還可以采用電滲析、反滲透、離子交換等方法。
(3)氨氮測定的注意事項(xiàng)
氨氮測定的常用方法是納氏試劑比色法和水楊酸-次氯酸鹽法,其低檢測濃度分別為0.05mg/L和O.Olmg/L(以N計(jì)),當(dāng)測定濃度為0.2rrig/L以上的水樣時(shí),可以使用容量法。水樣的保存可采用濃硫酸酸化的方法,即用濃硫酸調(diào)整水樣pH值至1.5~ [#]之間,并在4T:環(huán)境下貯存。為了獲得準(zhǔn)確的結(jié)果,無論采用哪種分析方法,測定氨氮時(shí)都要將水樣預(yù)先蒸餾處理。
水樣的pH值對氨的測定影響很大,pH值太高,會使某些含氮的有機(jī)化合物轉(zhuǎn)變?yōu)榘保琾H值太低,加熱蒸餾時(shí)部分氨又會滯留水中。為了獲得準(zhǔn)確的結(jié)果,分析前應(yīng)將水樣調(diào)至中性,水樣偏酸或偏堿,可用lmol/L氫氧化鈉溶液或lmol/L的硫酸溶液調(diào)節(jié)pH值為中性。然后加入磷酸鹽緩沖溶液,使其PH值保持在7.4后,再進(jìn)行蒸餾處理。加熱后氨即呈氣態(tài)從水中揮發(fā)出來,此時(shí)再用0.01~ [#].02mol/L的稀硫酸(苯酚-次氯酸鹽法)或
2%的稀硼酸(納氏試劑法)吸收。
對于某些Ca2+含量較大的水樣,加人磷酸鹽緩沖溶液后,由于Ca2+與POJ-生成了難溶的Ca3(POi_)2沉淀、釋放出磷酸鹽中的H+降低了pH值,顯然其他能與磷酸根生成沉淀的離子也能影響加熱蒸餾時(shí)水樣的pH值。也就是說,對于這樣的水樣,即使調(diào)節(jié)pH值為中性,又加入了磷酸鹽緩沖溶液,結(jié)果pH值仍會遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于期望值。因此,對于未知水樣,在蒸餾后再測一下pH值,•如果pH值不在7.2~ [#].6之間,就應(yīng)當(dāng)增加緩沖溶液的甩暈,一般每250mg鈣多加10mL磷酸鹽緩沖溶液。
2.磷
城市生活污水是增加地表水體含磷量的主要來源之一,普通生活污水中的含磷量為10~15m#L。工業(yè)循環(huán)冷卻水處理系統(tǒng)和鍋爐水處理系統(tǒng)磷肥廠等會排放含有磷酸鹽的工業(yè)廢水,有機(jī)磷農(nóng)藥生產(chǎn)過程中會排放出來含有有機(jī)磷的工業(yè)廢水。
有機(jī)磷化合物屬于難生物降解物質(zhì),可以采用強(qiáng)氧化劑氧化法、水解法、吸附法等形式預(yù)處理后再用生物法處理。在含磷污水生物處理過程中,有機(jī)磷可以轉(zhuǎn)化為正磷酸鹽^然后可以和含磷酸鹽污水一樣利用化學(xué)法或A/0法、A2/0法、Phostrip法等生物除磷工藝流程實(shí)現(xiàn)終排放污水的磷含量達(dá)標(biāo)。
水中的磷酸鹽可分為正磷酸鹽和縮合磷酸鹽兩大類,其中正磷酸鹽指以poT、h2po4-等形式存在的磷酸鹽,而縮合磷酸鹽包括焦磷酸鹽、偏磷酸鹽和聚合磷酸鹽等。有機(jī)磷化合物主要包括磷酸酯、亞磷酸酯、焦磷酸酯、次磷酸酯和磷酸胺等類型,有些有機(jī)磷化合物的毒性很大。磷酸鹽和有機(jī)磷之和稱為總磷,也是一項(xiàng)重要的水質(zhì)指標(biāo)。
磷酸鹽的測定方法多采用鉬藍(lán)法,用氧化劑將水樣中不同形態(tài)的磷轉(zhuǎn)化為磷酸鹽后測定磷酸鹽含量,可求得總磷含量。由于磷酸鹽可以吸附于塑料瓶壁上,故不可用塑料瓶貯存水樣。所使用的玻璃瓶都要用稀的熱鹽酸或稀硝酸沖洗,再用蒸餾水沖洗數(shù)次。磷的水樣不穩(wěn)定,好采集后立即分析。如果分析不能立即進(jìn)行,每升水樣加40mg氯化高汞或lmL濃硫酸防腐后,再貯于棕色玻璃瓶中放置于的冷藏箱內(nèi)。如果水樣僅用于分析總磷,可以不用防腐處理。
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