飲用水中的氨氮

摘要：對當前我國地面水環(huán)境污染狀況進行了歸納，認為氨氮污染是我國飲用水處理中普遍面臨的問題。對飲用水中氨氮濃度過高可能產(chǎn)生的水質(zhì)問題進行了探討，認為可能造成飲用水中亞硝酸鹽濃度過高。國內(nèi)外飲用水標準的比較表明，歐洲國家對飲用水中氨氮有嚴格的要求，我國對水源水的氨氮限值有規(guī)定，但飲用水標準中沒有規(guī)定，應(yīng)該逐步推行氨氮標準。目前去除氨氮的最好方法是生物預(yù)處理技術(shù)。關(guān)鍵詞：飲用水氨氮水質(zhì)標準1飲用水處理中氨氮問題現(xiàn)狀作為有機生命體的重要組成元素，氮在自然環(huán)境中存在一個循環(huán)過程。由于城市人口集中和城市污水處理相對不力，以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大量使用化學肥料，使地表水體中的氨氮達到了較高的濃度。根據(jù)90年代中國環(huán)境狀況公報［1?7】的統(tǒng)計（見表1），我國地表水環(huán)境污染狀況堪憂，七大水系中僅長江、珠江情況較好，且水質(zhì)有逐年下降的趨勢，氨氮在地表水體超標污染物中出現(xiàn)頻率非常高。上海某水廠從黃浦江下游取水，1995年其原水氨氮變化如圖1所示。從圖中可以看出，該廠原水氨氮污染較嚴重，很多時間在2mg/L以上，最高可達6?7mg/L，用如此污染狀況的原水生產(chǎn)自來水，需重視氨氮對飲用水水質(zhì)的影響。1H31HJflin4月Efl皿網(wǎng)$如7月3加I明網(wǎng)ti9月月隊口El用泅［功占日FI刖〔敷抱來聞于水廠水敗■投思J圖】上海慕水廠1995年庶水員氟業(yè)化曲姓2氨氮濃度過高時的問題水中的氮主要以氨氮、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮和有機氮幾種形式存在。在特定條件下，如氧化和微生物活動，有機氮可能轉(zhuǎn)化為氨氮。好氧情況下，氨氮又可被硝化細菌氧化成亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮。

表190年代我國七大水系污染狀況統(tǒng)計年份項日長江黃河珠江淮河松花江遼河海河1992比例(%)1、11：58；III：22；IV、V：20I、II：24；m：6；iv、V：70I、II：47；m：6；IV、V：47I、II：13；m：20；V、V：67m：26；V、V：74m：14；V、V：86I、II：16；m：10；V、V：74主要污染物有機物、酚、氨氮有機物、酚、氨氮Hg、氨氮有機物、酚、氨氮Hg、氨氮、酚有機物、酚、氨氮、Hg、Cu有機物、氨氮1993比例(%)1、11：37；I：31；IV、V：32I、II：13；m：18；iv、V：69I、II：29；m：40；V、V：31I、II：18.3；m：15.7；V、V：66m：38；V、V：62m：13；V、V：87m：50；V、V：50主要污染物CODMn、酚、氨氮、Cu、AsCODMn、酚、BOD、氨氮氨氮、Cu、AsCODMn、酚、氨氮Hg、氨氮、酚CODMn、Hg、氨氮、酚、CuCODMn、酚、氨氮1994比例(%)I、II：42；m：29；IV、V：29I、II：7；m：27；IV、V：66I、II：39m：43；V、V：18I、II：16；m：40；V、V：44I、II：6；m：23；V、V：71I、II：32；m：24；V、V：44主要污染物CODMn、酚、氨氮、Cu、AsCODMn、酚、BOD、氨氮氨氮、As、COD.,Mn氨氮、COD.,MnCODMn、氨氮、酚、CN-CODMn、酚、氨氮、BOD1995比例(%)I、II：45；m：31；IV、V：24I、II：5；m：35；IV、V：60I、II：31；m：47；V、V：22I、II：27；m：22；V、V：51I、II：4；m：29；V、V：67I、II：42；m：17；V、V：41主要污染物CODMn、酚、氨氮CODMn、酚、BOD、氨氮氨氮、COD.,MnCODMn、氨氮CODMn、氨氮、酚CODMn、酚、氨氮、BOD1996比例(%)I、II：38.8；m：33.7；IV、V：27.5I、II：8.2；m：26.4；IV、V：65.4I、II：49.5；m：31.2；V、V：19.3I、II：17.6；m：31.2；V、V：51.2I、II：2.9；m：24.3；V、V：72.8I、II：39.7；m：19.2；V、V：41.1主CODMn、酚、CODMn、酚、氨氮、As、CODMn、氨CODMn、酚、CODMn、酚、CODMn、酚、

要污染物氨氮、CuBOD、氨氮C°D,Mn氮氨氮、Hg氨氮、Cu、Hg氨氮、BOD1997比例(%)I、II、III：67.7；IV、V：32.3V：66.7I、II、III：62.5；V：29.2；V：8.3干流以I、V為主V：70.6V以下：50V以下：50主要污染物CODMn、酚、BODCODMn、酚、BOD、氨氮氨氮、Hg、COD.,MnCODMn、氨氮CODMn、酚、BODCODMn、酚、氨氮、BODCODMn、BOD、氨氮1998比例(%)I：4；II：67；III：4；IV：11；V：4II：24；I：5；V：47；V以下：24I：29；II：36；I：7；V：22；V：2；V以下：4II：11；I：17；V：18；V：6；V以下：48I：5；II：19；I：4；V：10；V：9；V以下：53I：4.5；II：2.3；I：4.5；V：22.7；V：4.5；V以下：61.4I：4；V：67；V：21；V以下：8主要污染物COD&SS、氨氮SS、酚氨氮、石油、SSCODMn、BODCODMn、氨氮、石油、酚CODMn、酚、氨氮酚、石油注I、II、III、IV、V分別表示按照我國地面水環(huán)境質(zhì)量標準劃分的I、II、III、IV和V類水體。水中氨氮濃度并非固定不變，而是可在多種氮的存在形式間互相轉(zhuǎn)化。我國地面水環(huán)境質(zhì)量標準的說明［&中指出了水中三氮（氨氮、亞硝酸氮和硝酸氮）出現(xiàn)的水質(zhì)意義，見表2。由表2可知，根據(jù)原水中三氮出現(xiàn)情況的不同，水質(zhì)呈現(xiàn)不同的污染特征。但只要水中有氨氮出現(xiàn)，則表示水體受到新的污染，水體自凈尚未完成。自來水廠面對這樣的原水，為了保證飲用水安全，應(yīng)該采取相應(yīng)的水處理措施。表2三種含氮化合物在原水中出現(xiàn)的意義NH+-N4NO-2-NNO-3-N意義+--水新近被污染++-新近被污染，分解正在進行+++水以前被污染，已開始分解并仍有新污染-++水中污染物已分解，趨向自凈+-+舊污染分解已完成，現(xiàn)又有新污染-+-污染已分解，但未完全自凈或硝酸鹽還原為亞硝酸鹽--+水中污染物都已分解并達到了凈化

---清潔水注“+”表示在水中出現(xiàn)；"-”表示在水中不出現(xiàn)。到目前為止還沒有看到過飲用水中氨氮危害人體健康的報道，但在地表水體中如果存在較高的氨氮，能對水生生物造成毒害，毒害作用主要是由水中非離子氨(nh3)造成的。水中氨氮以銨根(NH+4)和非離子氨(NH3)兩種形式存在，這兩種成分的比例隨水溫和pH值變化，以銨根為主。水中的亞硝酸鹽不穩(wěn)定，易在微生物或氧化劑的作用下轉(zhuǎn)化為硝酸鹽和氨氮。硝酸鹽和亞硝酸鹽濃度高的飲用水可能對人體造成兩種健康危害［1?7］，即誘發(fā)正鐵血紅骯癥(尤其是嬰兒)和產(chǎn)生致癌的亞硝胺，這兩種危害都是亞硝酸鹽直接造成的，因而對硝酸鹽的濃度限制較寬。自來水中含高濃度的氨氮也可能產(chǎn)生亞硝酸鹽的問題，尤其是在我國多層建筑廣泛采用的屋頂水箱中。屋頂水箱容易受到二次污染，也容易造成死水，使自來水在水箱中停留較長時間才被用戶使用。用含氨氮的自來水廠濾后水加氯后進行貯放試驗，結(jié)果見圖2。試驗水樣(濾后水)含氨氮1.38mg/L，加氯后水樣的余氯為2.0mg/L，密閉貯存于5L棕色瓶內(nèi)，放置在室內(nèi)環(huán)境中，檢測時從中取出少量水樣分析余氯、氨氮和亞硝酸鹽氮。試驗期間水溫從25°C逐漸升高至27°C?！鰋— a ■o— a 4 6 8 1。OS2甄甄、余氯和亞瑞峻鹽甄期時間斐花曲踐由圖2可知，2mg/L的余氯經(jīng)2d就被消耗掉90%，同時開始進行硝化反應(yīng)。在開始2d內(nèi)氨氮稍有下降，應(yīng)該是同水中余氯反應(yīng)的結(jié)果。第5?8d，有一個硝化反應(yīng)的高峰期，這段時間內(nèi)氨氮濃度迅速下降，同時亞硝酸鹽氮濃度迅速升高，最高時達到約0.7mg/L。另外，飲用水中氨氮濃度較高，在消毒時會產(chǎn)生令人厭惡的嗅和味。3國內(nèi)外飲用水標準對氨氮濃度的規(guī)定美國、前歐共體和WHO所制定的飲用水標準，代表了目前世界的先進水平。由于常規(guī)處理難以去除氨氮，且西方國家近年水源保護較好，原水氨氮濃度不高，目前各國飲用水標準中對氨氮的規(guī)定不一，見表3。表3國內(nèi)外飲用水標準中對氨氮限值mg/L原歐中國美國日本W(wǎng)HO(1992)法國荷蘭德國韓國準名稱共體(1998)(1985)(1996)(1993)(1989)(1984)(1990)；1984)氨氮限值0.5---1.50.50.20.50.5從表3可以看出，在飲用水標準中對氨氮有規(guī)定的主要是歐洲國家，其他如美國、日本都沒有規(guī)定。我國現(xiàn)行的飲用水標準（GB5749-85）中對氨氮沒有規(guī)定，而文獻，中推薦的一類水司（供水量100x104m3/d以上的自來水公司）88項指標中，規(guī)定氨氮（以NH3計）的標準值為0.5mg/L。我國生活飲用水水源水質(zhì)標準［1?！繉嬘盟捶譃?、11兩級，其中對原水氨氮的規(guī)定是：1級、11綻0.5mg/L。水質(zhì)指標超過II級標準限值的水源水，不宜作為生活飲用水的水源。若限于條件需加以利用，應(yīng)采用相應(yīng)的凈化工藝進行處理。綜上所述，我國并不是缺少對飲用水源的氨氮規(guī)范，而是目前自來水廠采用的標準GB5749-85中，沒有氨氮的限值。去除污染原水中的氨氮，需要較高的經(jīng)濟投入。在我國目前的經(jīng)濟條件下，普遍要求處理水中的氨氮較難實施，但有條件的自來水廠或原水受氨氮污染嚴重的水廠，應(yīng)該逐漸實施去除水中的氨氮，還要逐步將這一要求推廣開來。4解決飲用水中氨氮的方法解決飲用水中氨氮污染的根本方法是控制水源污染，在當前的實際情況下，應(yīng)該在水廠中強化、增加處理工藝，去除原水中的氨氮。目前生物法處理是去除原水氨氮最有效、最經(jīng)濟的方法。生物預(yù)處理技術(shù)是在常規(guī)處理之前進行生物處理，該工藝不僅能去除60%?90%的原水氨氮，而且對水中有機物（CODMn、TOC等）、濁度、色度和錳等均有一定的去除效果，特別適合原水遭到較嚴重有機污染的水廠采用。除此之外，生物活性炭深度處理工藝也能去除水中的氨氮，但受工藝條件限制，去除能力有限。有些水廠常采用折點加氯的方法來去除氨氮，在原水被有機物污染的情況下，折點加氯會產(chǎn)生大量有機氯化物，使飲用水的安全性下降，因而一般不提倡使用折點加氯工藝。5結(jié)論目前我國地表水污染情況較嚴重，飲用水源大多受到氨氮污染。原水中較高的氨氮濃度預(yù)示著水體遭到新的有機污染，飲用水中的氨氮可能導致管網(wǎng)末梢的亞硝酸鹽問題和嗅味問題。目前歐洲多數(shù)國家對飲用水中的氨氮濃度有較嚴格的規(guī)定。我國對飲用水水源的氨氮濃度也有類似限值，但目前自來水廠采用的飲用水標準GB5749—85對氨氮卻沒有規(guī)定，應(yīng)該逐步推行控制飲用水氨氮濃度的標準。解決飲用水氨氮問題的根本辦法是控制水源污染，但在控制污染不力的情況下，只能加強自來水廠的除污能力，生物法預(yù)處理技術(shù)是目前解決飲用水中氨氮問題最有效、最經(jīng)濟的方法。

參考文獻中國環(huán)境狀況公報[J中國環(huán)境狀況公報[J]中國環(huán)境狀況公報[J]中國環(huán)境狀況公報[J]中國環(huán)境狀況公報[J]中國環(huán)境狀況公報[J]中國環(huán)境狀況公報[J]中國環(huán)境狀況公報[J]中國環(huán)境年鑒