飲用水中的氨氮問(wèn)題

飲用水中的氨氮問(wèn)題摘要對(duì)當(dāng)前我國(guó)地面水環(huán)境污染狀況進(jìn)行了歸納，認(rèn)為氨氮污染是我國(guó)飲用水處理中普遍面臨的問(wèn)題。對(duì)飲用水中氨氮濃度過(guò)高可能產(chǎn)生的水質(zhì)問(wèn)題進(jìn)行了探討，認(rèn)為可能造成飲用水中亞硝酸鹽濃度過(guò)高。國(guó)內(nèi)外飲用水標(biāo)準(zhǔn)的比較表明，歐洲國(guó)家對(duì)飲用水中氨氮有嚴(yán)格的要求，我國(guó)對(duì)水源水的氨氮限值有規(guī)定，但飲用水標(biāo)準(zhǔn)中沒(méi)有規(guī)定，應(yīng)該逐步推行氨氮標(biāo)準(zhǔn)。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(biāo)準(zhǔn)1飲用水處理中氨氮問(wèn)題現(xiàn)狀作為有機(jī)生命體的重要組成元素，氮在自然環(huán)境中存在一個(gè)循環(huán)過(guò)程。由于城市人口集中和城市污水處理相對(duì)不力，以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大量使用化學(xué)肥料，使地表水體中的氨氮達(dá)到了較高的濃度。根據(jù)90年代中國(guó)環(huán)境狀況公報(bào)［1?7］的統(tǒng)計(jì)（見(jiàn)表1），我國(guó)地表水環(huán)境污染狀況堪憂，七大水系中僅長(zhǎng)江、珠江情況較好，且水質(zhì)有逐年下降的趨勢(shì)，氨氮在地表水體超標(biāo)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(yán)重，很多時(shí)間在2mg/L以上，最高可達(dá)6?7mg/L，用如此污染狀況的原水生產(chǎn)自來(lái)水，需重視氨氮對(duì)飲用水水質(zhì)的影響。2氨氮濃度過(guò)高時(shí)的問(wèn)題水中的氮主要以氨氮、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮和有機(jī)氮幾種形式存在。在特定條件下，如氧化和微生物活動(dòng)，有機(jī)氮可能轉(zhuǎn)化為氨氮。好氧情況下，氨氮又可被硝化細(xì)菌氧化成亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮。表190年代我國(guó)七大水系污染狀況統(tǒng)計(jì)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(guó)地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的說(shuō)明［8］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(jiàn)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(lái)水廠面對(duì)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。2(X)0Vol.16中國(guó)給水排水No.II表I9。年代我國(guó)七大水系污染狀況統(tǒng)i-年份項(xiàng)目長(zhǎng)江黃河除江松花江海河IW2比例（幻I、11:58：111:22;n\v：2()1524;ni：6；R\V:70i.n：47；m：6；IV.V:47I、11:13;ni：2o；IV、V:67IIL26:IV、V；74111:14:IV.V:86i.n：i6；ni：io；IV.V：74主要污染物有機(jī)物么fli有機(jī)物、故、氛tlHgJR氮有機(jī)物.?、Hg、氨氮.fff有機(jī)物責(zé)、有機(jī)物、氛氮1993比例（物i、n：37n：3i:IV.V:32i、n：i3；TTI：18;IV.V：69I.II29.in：40；IV、V：31i、n：i8.3：111:15.7;IV、V:66m：38;I\\V：62ITI：I3;R'.V：87m：5o；IV.V：50主要污染物COD戚酚、次就.AsCODv“.酚、Bon女紈氨氮、Cu.A《CO%itt、級(jí)氨Hg、氛氮?酚CODm..、Hg?氮?jiǎng)?wù)..fii.CuCODMn、酰?1994比例（物1、11:42:m：29;IV、V:29i.n：?；ni：27；IV.V:66I,11:39:ni：43:n\v：i8】、n：i6；m：4o；IV、V:44I.H:6:TTI：23;IV.V:7iI.11:32:ni:24.IV、V:44主要污染物CODmo.69、級(jí)氛.('u.AsCVDm..69、BCD、猥？I豆氮.、AJCODm?氨氮COD”COD、.豆氮迎1，CN?COD皿、酚，織凱BOD1995比例（饑k11:45:rn：3i:IV、V：24I?11:5:TTI：35;IV.V:MJI.11:31:01:47;IV、V:221,11:27;m：22；n\v：mI?11:4:TTI：29;1V?V:6/I.11:42：ni：i7；n\v：4i主要污染物COD“職<?5CODmh.酚、BODW額.氨氮、<X）DMnWDm,.、氮氮COD?..豆氮.fiSCODMn、酚,板氨BOD1996比例（%）I.11:38.S;ITI：33.7：Rr.V:27.51、11:8.2;m：26.4;I\\V:65.41、n：49.5;m：3i.2；IV.V:19.3i、n：i7.6；m：3i.2；R\V:5L21、11:2.9;m：24.3;I\\V:72.8I.11:39.7;111:19.2;I\\V:41.l主要污染物CODmh.fff、鈕氧4、—CODwn.fff、BQD.翅氯氨氮、As、CODmhCOD皿鬲氮CODmh.fff、我育.H妙COM.W、5ffi、Ci、HpCODMn、酚?SIHBOD1997比例（%）IJini67.7.IV.V:32.3I\:66.7i.n.ni62.5；IV:29.2:Y:8.3干流以ni.n為主IV:7().6\以下:50\以下:SO主要污染物COD“職BODCODmh.酚、BODW額.SlS*Hg?(Y)DunWDm,.、氮氮COD“?酚、BODCODmh.?、竟每,BODCODwnBOD.1998比例（,）1411:67：111:4:V.4n：24：ni：5；I\t：47;\以下A赫黑Illim：i7；IV:18;V:6:\以下:4815.ITT：4;IV:10:V:9;'以下:53I4.5.H:Z.3;m：4.5;I\r:22.7;V4.5:'以下:6I.4d62下主要污染物CODg.SS>SSJUMM、石油、ssCODg、BODCX）Dm..、氨氮石油、的CODm,.、象氮部石油注I?ILIIL1V.V分別表示按照我國(guó)地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)劃分的I.IRIIL\和V類(lèi)水體.水中氮氮濃度并非固定不變,而是可在多種氮 辛2三掌氮化合/在原水中出現(xiàn)的含義的在在形*間方相扶仆.玨國(guó)柚而永環(huán)信偉品壇淮 Rh：?n|n。;?n|nc;?> 童義I潔崎入檢支士詭鬲表2三種含氮化合物在原水中出現(xiàn)的意義NH+4-NNO2-NNO--N3意義+--水新近被污染++-新近被污染，分解正在進(jìn)行+++水以前被污染，已開(kāi)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(dá)到了凈化---清潔水注“+”表示在水中出現(xiàn)；到目前為止還沒(méi)有看到過(guò)飲用水中氨氮危害人體健康的報(bào)道，但在地表水體中如果存在較高的氨氮，能對(duì)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(duì)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(duì)硝酸鹽的濃度限制較寬。自來(lái)水中含高濃度的氨氮也可能產(chǎn)生亞硝酸鹽的問(wèn)題，尤其是在我國(guó)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(lái)水在水箱中停留較長(zhǎng)時(shí)間才被用戶使用。用含氨氮的自來(lái)水廠濾后水加氯后進(jìn)行貯放試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)圖2。試驗(yàn)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?jī)?nèi)，放置在室內(nèi)環(huán)境中，檢測(cè)時(shí)從中取出少量水樣分析余氯、氨氮和亞硝酸鹽氮。試驗(yàn)期間水溫從25°C逐漸升高至27°C。由圖2可知，2mg/L的余氯經(jīng)2d就被消耗掉90%，同時(shí)開(kāi)始進(jìn)行硝化反應(yīng)。在開(kāi)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(gè)硝化反應(yīng)的高峰期，這段時(shí)間內(nèi)氨氮濃度迅速下降，同時(shí)亞硝酸鹽氮濃度迅速升高，最高時(shí)達(dá)到約0.7mg/L。另外，飲用水中氨氮濃度較高，在消毒時(shí)會(huì)產(chǎn)生令人厭惡的嗅和味。3國(guó)內(nèi)外飲用水標(biāo)準(zhǔn)對(duì)氨氮濃度的規(guī)定美國(guó)、前歐共體和WHO所制定的飲用水標(biāo)準(zhǔn)，代表了目前世界的先進(jìn)水平。由于常規(guī)處理難以去除氨氮，且西方國(guó)家近年水源保護(hù)較好，原水氨氮濃度不高，目前各國(guó)飲用水標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)氨氮的規(guī)定不一，見(jiàn)表3。表3國(guó)內(nèi)外飲用水標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)氨氮限值mg/L標(biāo)準(zhǔn)名稱 氨氮限值TOC\o"1-5"\h\z原歐共體（1998） 0.5中國(guó)（1985） -美國(guó)（1996） -日本（1993） -WHO（1992） 1.5法國(guó)（1989） 0.5荷蘭（1984） 0.2德國(guó)（1990） 0.5韓國(guó)（1984） 0.5從表3可以看出，在飲用水標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)氨氮有規(guī)定的主要是歐洲國(guó)家，其他如美國(guó)、日本都沒(méi)有規(guī)定。我國(guó)現(xiàn)行的飲用水標(biāo)準(zhǔn)（GB5749-85）中對(duì)氨氮沒(méi)有規(guī)定，而文獻(xiàn)［9］中推薦的一類(lèi)水司（供水量100X104m3/d以上的自來(lái)水公司）88項(xiàng)指標(biāo)中，規(guī)定氨氮（以NH3計(jì)）的標(biāo)準(zhǔn)值為0.5mg/L。我國(guó)生活飲用水水源水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)［10］將飲用水水源分為1、11兩級(jí)，其中對(duì)原水氨氮的規(guī)定是：1級(jí)、II級(jí)W0.5mg/L。水質(zhì)指標(biāo)超過(guò)II級(jí)標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)行處理。綜上所述，我國(guó)并不是缺少對(duì)飲用水源的氨氮規(guī)范，而是目前自來(lái)水廠采用的標(biāo)準(zhǔn)GB5749-85中，沒(méi)有氨氮的限值。去除污染原水中的氨氮，需要較高的經(jīng)濟(jì)投入。在我國(guó)目前的經(jīng)濟(jì)條件下，普遍要求處理水中的氨氮較難實(shí)施，但有條件的自來(lái)水廠或原水受氨氮污染嚴(yán)重的水廠，應(yīng)該逐漸實(shí)施去除水中的氨氮，還要逐步將這一要求推廣開(kāi)來(lái)。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(dāng)前的實(shí)際情況下，應(yīng)該在水廠中強(qiáng)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(jì)的方法。生物預(yù)處理技術(shù)是在常規(guī)處理之前進(jìn)行生物處理，該工藝不僅能去除60%?90%的原水氨氮，而且對(duì)水中有機(jī)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(yán)重有機(jī)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(diǎn)加氯的方法來(lái)去除氨氮，在原水被有機(jī)物污染的情況下，折點(diǎn)加氯會(huì)產(chǎn)生大量有機(jī)氯化物，使飲用水的安全性下降，因而一般不提倡使用折點(diǎn)加氯工藝。5結(jié)論目前我國(guó)地表水污染情況較嚴(yán)重，飲用水源大多受到氨氮污染。原水中