申请日2017.01.20
公开(公告)日2017.05.31
IPC分类号G01N21/31; G01N1/34
摘要
本发明公开了一种基于透析预处理的污水中溶解性有机氮浓度检测方法，属于污水处理技术领域。本发明包括如下步骤：1)污水样品过滤;2)分别测定经步骤1)处理的污水的溶解性总氮(TDN)、氨氮(NH4+)和硝态氮(NO3‑)浓度;3)根据(NH4++NO3‑)/TDN比值和NO3‑/NH4+比值，选择测定方案I、测定方案II和测定方案III中的一种方案;4)根据步骤3)中选择的测定方案得到的数值，计算污水溶解性有机氮浓度。本发明提供的污水中溶解性有机氮浓度检测方法无需预实验、操作简便、成本低，可广泛应用于污水溶解性有机氮浓度测定。
摘要附图
权利要求书
1.一种基于透析预处理的污水中溶解性有机氮浓度检测方法，其步骤为：
(1)用滤膜过滤污水样品;
(2)分别测定经步骤(1)处理的污水的溶解性总氮、氨氮和硝态氮浓度，分别记为CTDN(Ⅰ)、CNH4+(Ⅰ)和CNO3-(Ⅰ);
(3)根据(CNH4+(Ⅰ)+CNO3-(Ⅰ))/CTDN(Ⅰ)比值和CNO3-(Ⅰ)/CNH4+(Ⅰ)比值，选择测定方案I、测定方案II和测定方案III中的一种方案;
(4)根据步骤(3)中选择的测定方案得到的数值，计算污水溶解性有机氮浓度。
2.根据权利要求1中所述的一种基于透析预处理的污水中溶解性有机氮浓度检测方法，其特征在于：所述步骤(1)中滤膜孔径为0.45μm。
3.根据权利要求1中所述的一种基于透析预处理的污水中溶解性有机氮浓度检测方法，其特征在于：所述步骤(3)中，当(CNH4+(Ⅰ)+CNO3-(Ⅰ))/CTDN(Ⅰ)<0.7时，采用测定方案I，即不进行预处理直接测定污水中亚硝态氮浓度，记为CNO2-(Ⅰ)。
4.根据权利要求3中所述的一种基于透析预处理的污水中溶解性有机氮浓度检测方法，其特征在于：DON浓度计算公式为：DON=CTDN(Ⅰ)-CNH4+(Ⅰ)-CNO3-(Ⅰ)-CNO2-(Ⅰ)。
5.根据权利要求1中所述的一种基于透析预处理的污水中溶解性有机氮浓度检测方法，其特征在于：所述步骤(3)中，当(CNH4+(Ⅰ)+CNO3-(Ⅰ))/CTDN(Ⅰ)≥0.7且CNO3-(Ⅰ)/CNH4+(Ⅰ)≥1时，采用测定方案II，即将污水放入悬浮透析袋中进行透析预处理，透析时间为22-26h;透析结束后分别测定污水中TDN、NH4+、NO3-和NO2-的浓度，分别记为CTDN(Ⅱ)、CNH4+(Ⅱ)、CNO3-(Ⅱ)和CNO2-(Ⅱ)。
6.根据权利要求5中所述的一种基于透析预处理的污水中溶解性有机氮浓度检测方法，其特征在于：DON浓度计算公式为：DON=CTDN(Ⅱ)-CNH4+(Ⅱ)-CNO3-(Ⅱ)-CNO2-(Ⅱ)。
7.根据权利要求1中所述的一种基于透析预处理的污水中溶解性有机氮浓度检测方法，其特征在于：所述步骤(3)中，当(CNH4+(Ⅰ)+CNO3-(Ⅰ))/CTDN(Ⅰ)≥0.7且CNO3-(Ⅰ)/CNH4+(Ⅰ)<1时，采用测定方案III，即将污水放入悬浮透析袋中进行透析预处理，透析时间为34-38h;透析结束后分别测定污水中TDN、NH4+、NO3-和NO2-的浓度，分别记为CTDN(III)、CNH4+(III)、CNO3-(III)和CNO2-(III)。
8.根据权利要求7中所述的一种基于透析预处理的污水中溶解性有机氮浓度检测方法，其特征在于：DON浓度计算公式为：DON=CTDN(III)-CNH4+(III)-CNO3-(III)-CNO2-(III)。
9.根据权利要求5或7中所述的一种基于透析预处理的污水中溶解性有机氮浓度检测方法，其特征在于：所述的悬浮透析袋为纤维素酯膜，亲水性，切割分子量为100-500Da;透析液水力停留时间为4h。
10.根据权利要求1或3或5或7中任意一项所述的一种基于透析预处理的污水中溶解性有机氮浓度检测方法，其特征在于：TDN、NH4+、NO3-和NO2-的浓度分别采用过硫酸钾氧化-离子色谱法、水杨酸-次氯酸盐光度法、离子色谱法和N-(1-萘基)-乙二胺光度法测定。
说明书
一种基于透析预处理的污水中溶解性有机氮浓度检测方法
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，更具体地说，涉及一种基于透析预处理的污水中溶解性有机氮浓度检测方法。
背景技术
污水溶解性总氮(TDN)包括无机氮(DIN，包含氨氮、硝态氮和亚硝态氮)和溶解性有机氮(DON)。许多污水处理厂具有脱氮工艺，大部分无机氮通过硝化-反硝化作用被成功去除，相比之下，DON在硝化-反硝化过程中很难被去除，最终出水DON可占出水TDN 80%以上。污水DON具有一定量的可生物利用部分，其可以成为河流中微生物和藻类生长的营养物质。另外，DON是高致突变性和高致癌性的含氮消毒副产物的重要前体物。因此，污水处理厂DON的排放会影响受纳水体的水质安全性和富营养化。
尽管人们已经意识到污水DON对环境的危害，但目前尚无直接测定DON浓度的方法，主要通过以计算TDN和DIN(包含氨氮、硝态氮和亚硝态氮)的差值来实现。由于每个无机氮指标在检测时都会产生测量误差，在减差过程中造成误差累积，从而放大DON测量误差，影响DON测量的准确性。为了解决这一问题，许多学者提出把DIN与DON分离后再测定TDN和DIN，从而提高DON浓度测定的准确性。目前国内外学者主要采用两种方法进行DIN和DON的分离：纳滤法和透析法。中国专利申请号CN201010022653.1公开了一种应用纳滤膜分离技术来实现DON浓度测量的方法，在预处理过程中，采用截留分子量为150-500Da的选择性纳滤膜进行死端或错流方式过滤。该方法虽然能对水样中DON进行浓缩，实现DON和DIN的分离。但是，该方法需要使用外加氮气控制跨膜压力，能耗大且对测试水样的需求量较大。有美国学者提出采用一定分子量的透析膜，利用透析膜内外DIN浓度差来去除水中的DIN，从而实现DON和DIN的分离，该方法已有效应用于地表水DON分析。对于污水样品，由于DIN/TDN比例高，氮存在形态的不确定性，实验人员往往需要多次预实验来确定最终透析参数，操作步骤繁琐且对操作人员要求高，难于大面积推广应用。对于污水处理厂污水DON的日常监测，需要一种耗能低且操作简便的测定方法。
发明内容
1.要解决的问题
针对现有的污水中溶解性有机氮(即DON)的测定方法存在误差大、能耗大以及不确定因素多等问题，本发明提供一种基于透析预处理的DON浓度检测方法，根据测定的(CNH4+(Ⅰ)+CNO3-(Ⅰ))/CTDN(Ⅰ)比值和CNO3-(Ⅰ)/CNH4+(Ⅰ)比值，选择不同的测定方案，具有能耗低，操作简便等优点。
2.技术方案
为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种基于透析预处理的污水中溶解性有机氮浓度检测方法，其步骤为：
(1)用滤膜过滤污水样品;
(2)分别测定经步骤(1)处理的污水的溶解性总氮(TDN)、氨氮(NH4+)和硝态氮(NO3-)浓度，分别记为CTDN(Ⅰ)、CNH4+(Ⅰ)和CNO3-(Ⅰ);
(3)根据(CNH4+(Ⅰ)+CNO3-(Ⅰ))/CTDN(Ⅰ)比值和CNO3-(Ⅰ)/CNH4+(Ⅰ)比值，选择测定方案I、测定方案II和测定方案III中的一种方案;
(4)根据步骤(3)中选择的测定方案得到的数值，计算污水DON浓度。
更进一步地，所述步骤(1)中滤膜孔径为0.45μm。
更进一步地，所述步骤(3)中，当(CNH4+(Ⅰ)+CNO3-(Ⅰ))/CTDN(Ⅰ)<0.7时，采用测定方案I，即不进行预处理直接测定污水中亚硝态氮(NO2-)浓度，记为CNO2-(Ⅰ)。
更进一步地，DON浓度计算公式为：DON=CTDN(Ⅰ)-CNH4+(Ⅰ)-CNO3-(Ⅰ)-CNO2-(Ⅰ)。
更进一步地，所述步骤(3)中，当(CNH4+(Ⅰ)+CNO3-(Ⅰ))/CTDN(Ⅰ)≥0.7且CNO3-(Ⅰ)/CNH4+(Ⅰ)≥1时，采用测定方案II，即将污水放入悬浮透析袋中进行透析预处理，透析时间为22-26h;透析结束后分别测定污水中TDN、NH4+、NO3-和NO2-的浓度，分别记为CTDN(Ⅱ)、CNH4+(Ⅱ)、CNO3-(Ⅱ)和CNO2-(Ⅱ)。
更进一步地，DON浓度计算公式为：DON=CTDN(Ⅱ)-CNH4+(Ⅱ)-CNO3-(Ⅱ)-CNO2-(Ⅱ)。
更进一步地，所述步骤(3)中，当(CNH4+(Ⅰ)+CNO3-(Ⅰ))/CTDN(Ⅰ)≥0.7且CNO3-(Ⅰ)/CNH4+(Ⅰ)<1时，采用测定方案III，即将污水放入悬浮透析袋中进行透析预处理，透析时间为34-38h;透析结束后分别测定污水中TDN、NH4+、NO3-和NO2-的浓度，分别记为CTDN(Ⅲ)、CNH4+(Ⅲ)、CNO3-(Ⅲ)和CNO2-(Ⅲ)。
更进一步地，DON浓度计算公式为：DON=CTDN(Ⅲ)-CNH4+(Ⅲ)-CNO3-(Ⅲ)-CNO2-(Ⅲ)。
更进一步地，所述的悬浮透析袋为纤维素酯膜，亲水性，切割分子量为100-500Da;透析液水力停留时间为4h。
更进一步地，TDN、NH4+、NO3-和NO2-的浓度分别采用过硫酸钾氧化-离子色谱法、水杨酸-次氯酸盐光度法、离子色谱法和N-(1-萘基)-乙二胺光度法测定。
3.有益效果
相比于现有技术，本发明的有益效果为：
(1)本发明提供的污水中溶解性有机氮(DON)浓度检测方法对水样的需求量少;
(2)本发明利用透析膜内外浓度差实现DON和DIN的分离，无需外加氮气控制跨膜压力，耗能低;
(3)通过本发明提供的预处理方法可有效减少污水中无机氮浓度，同时保留DON的含量，从而大大降低差量法计算DON浓度带来的偏差，保证测试的准确性和精确性;
(4)本发明经过大量的实验，结合理论分析，得出临界点值，通过测定的(CNH4+(Ⅰ)+CNO3-(Ⅰ))/CTDN(Ⅰ)比值和CNO3-(Ⅰ)/CNH4+(Ⅰ)比值不同，选择不同的测定方案，提高了测定效率，同时检测准确性高;
(5)本发明操作简单、无需预实验、分析成本低，可广泛应用于污水DON浓度测定。