酸堿度pH在污水處理中是一個(gè)重要的控制條件,是細(xì)菌正常代謝的環(huán)境條件之一,而堿度主要應(yīng)用在脫氮工藝中,一般要求脫氮之后要保證80ppm以上的堿度,以滿足硝化的消耗!
一、pH與堿度的區(qū)別
1、pH的概念
pH值,亦稱氫離子濃度指數(shù)、酸堿值,是溶液中氫離子活度的一種標(biāo)度,也就是通常意義上溶液酸堿程度的衡量標(biāo)準(zhǔn)?!皃H"中的“H"代表氫離子(H+),而"p"的來源則有多種說,引用化學(xué)界的概念是把p加在無量綱量前面表示該量的負(fù)對數(shù)。
pH值其實(shí)是一個(gè)“對數(shù)單位”。每個(gè)數(shù)字代表水的酸度10倍的變化。水pH為5等于10倍具有pH為6的水的酸性。
在標(biāo)準(zhǔn)溫度和壓力下,pH=7的水溶液(如:純水為中性,這是因?yàn)樗跇?biāo)準(zhǔn)溫度和壓力下自然電離出的氫離子和氫氧根離子濃度的乘積(水的離子積常數(shù)始終是1×10-14,且兩種離子的濃度都是1×10-7moL,pH值小于7說明H+的濃度大于OH-的濃度,故溶液酸性強(qiáng),而pH值大于7則說明H+的濃度小于OH-的濃度,故溶液堿性強(qiáng)。所以pH值愈小,溶液的酸性愈強(qiáng);pH愈大,溶液的堿性也就愈強(qiáng)。
2、堿度的概念
堿度是指水中能與強(qiáng)酸發(fā)生中和作用的物質(zhì)的總量。這類物質(zhì)包括強(qiáng)堿、弱堿、強(qiáng)堿弱酸鹽等。天然水中的堿度主要是由重碳酸鹽(bicarbonate,碳酸氫鹽,下同)、碳酸鹽和氫氧化物引起的,其中重碳酸鹽是水中堿度的主要形式。引起堿度的污染源主要是造紙、印染、化工、電鍍等行業(yè)排放的廢水及洗滌劑、化肥和農(nóng)藥在使用過程中的流失。
堿度和酸度是判斷水質(zhì)和廢水處理控制的重要指標(biāo)。堿度也常用于評價(jià)水體的緩沖能力及金屬在其中的溶解性和毒性等。工程中用得更多的是總堿度這個(gè)定義,一般表征為相當(dāng)于碳酸鈣的濃度值。
3、pH與堿度的區(qū)別和關(guān)系
從概念上看酸堿度pH和堿度并不是一個(gè)東西,實(shí)際意義也不同,酸堿度pH和堿度并沒有很明確的對應(yīng)關(guān)系,堿度相同的水(或溶液),其pH值不一定相同。反之,pH值相同的水(或溶液),其堿度也不一定相同。
原因是pH值直接反映水中H+或OH-的含量,而堿度除包括OH-外,還包括CO3-2、HCO3-等堿性物質(zhì)的含量。如:堿度0.1mol/L的
雖然堿度與pH數(shù)值上沒有明確的對應(yīng)關(guān)系,但是,實(shí)踐中,堿度越高,相應(yīng)的pH也越高;堿度越低,相應(yīng)的pH也越低;堿度越高,對pH溶液的緩沖幫助越大;堿度越低,pH溶液的緩沖能力越低!
二、酸堿度對硝化的影響
酸堿度pH是影響硝化作用的重要因素。硝化細(xì)菌對pH反應(yīng)很敏感,在pH中性或微堿性條件下(pH為8~9的范圍內(nèi)),其生物活性最強(qiáng),硝化過程迅速。
當(dāng)pH>9.6或<6.0時(shí),硝化菌的生物活性將受到抑制并趨于停止。
若pH>9.6時(shí),雖然NH4+轉(zhuǎn)化為NO2—和NO3—的過程仍然異常迅速,但是從NH4的電離平衡關(guān)系可知,NH3的濃度會迅速增加。由于硝化菌對NH3極敏感,結(jié)果會影響到硝化作用速率。
在酸性條件下,當(dāng)pH<7.0時(shí)硝化作用速度減慢, pH<6.5硝化作用速度顯著減慢,硝化速率將明顯下降。pH<5.0時(shí)硝化作用速率接近零。
pH下降的原因
pH下降的原因有兩個(gè),一是進(jìn)水堿度不高。二是進(jìn)水碳源不足,無法補(bǔ)充硝化消耗的一半的堿度。
由硝化方程式可知,隨著NH3-N被轉(zhuǎn)化成NO3—-N,會產(chǎn)生部分礦化酸度H+,這部分酸度將消耗部分堿度,每克NH3-N轉(zhuǎn)化成NO3—-N約消耗7.14g堿度(以CaC03計(jì))。因而當(dāng)污水中的堿度不足而TKN負(fù)荷又較高時(shí),便會耗盡污水中的堿度,使混合液中的pH值降低至7.0以下,使硝化速率降低或受到抑制。
如果無強(qiáng)酸排入,正常的城市污水應(yīng)該是偏堿性的,即pH一般都大于7.0,此時(shí)的pH則主要取決于人流污水中堿度的大小。
所以,在生物硝化反應(yīng)器中,應(yīng)盡量控制混合液pH>7.0,控制pH在適宜的范圍內(nèi),是生物硝化系統(tǒng)順利進(jìn)行的前提。
而要準(zhǔn)確控制pH,pH<6.5時(shí),則必須向污水中加堿。應(yīng)進(jìn)行堿度核算。