污水处理(lǐ)中pH值与碱度有(yǒu)什么关系？

经常有(yǒu)小(xiǎo)伙伴搞混碱度与pH的关系，碱度与pH并不是一个概念，实际意义也不同，碱度说明的是缓冲能(néng)力，pH是酸碱性的直接表现！一个是内功一个是招式的區(qū)别！

一、什么是pH？

PH值，亦称氢离子浓度指数、酸碱值，是溶液中氢离子活度的一种标度，也就是通常意义上溶液酸碱程度的衡量标准。“pH"中的“H"代表氢离子（H+），而"p"的来源则有(yǒu)多(duō)种说，引用(yòng)化學(xué)界的概念是把p加在无量纲量前面表示该量的负对数。

pH值其实是一个“对数单位”。每个数字代表水的酸度10倍的变化。水pH為(wèi)5等于10倍具有(yǒu)pH為(wèi)6的水的酸性。

在标准温度和压力下，pH=7的水溶液（如：纯水為(wèi)中性，这是因為(wèi)水在标准温度和压力下自然電(diàn)离出的氢离子和氢氧根离子浓度的乘积（水的离子积常数始终是1×10-14，且两种离子的浓度都是1×10-7moL，pH值小(xiǎo)于7说明H+的浓度大于OH-的浓度，故溶液酸性强，而pH值大于7则说明H+的浓度小(xiǎo)于OH-的浓度，故溶液碱性强。所以pH值愈小(xiǎo)，溶液的酸性愈强；pH愈大，溶液的碱性也就愈强。

二、什么是碱度？

碱度是指水中能(néng)与强酸发生中和作用(yòng)的物(wù)质的总量。这类物(wù)质包括强碱、弱碱、强碱弱酸盐等。天1然水中的碱度主要是由重碳酸盐（bicarbonate，碳酸氢盐，下同）、碳酸盐和氢氧化物(wù)引起的，其中重碳酸盐是水中碱度的主要形式。引起碱度的污染源主要是造纸、印染、化工、電(diàn)镀等行业排放的废水及洗涤剂、化肥和农药在使用(yòng)过程中的流失。

碱度和酸度是判断水质和废水处理(lǐ)控制的重要指标。碱度也常用(yòng)于评价水體(tǐ)的缓冲能(néng)力及金属在其中的溶解性和毒性等。工程中用(yòng)得更多(duō)的是总碱度这个定义，一般表征為(wèi)相当于碳酸钙的浓度值。

三、pH值与碱度的关系

两种并没有(yǒu)很(hěn)明确的对应关系，碱度相同的水（或溶液），其pH值不一1定相同。反之，pH值相同的水（或溶液），其碱度也不一1定相同。

原因是pH值直接反映水中H+或OH-的含量，而碱度除包括OH-外，还包括CO3-2、HCO3-等碱性物(wù)质的含量。如：碱度0.1mmol/L的NaOH液，pH=13；碱度0.1mmol/L的NH3-H2O液，pH=11；碱度0.1mmol/L的NaHCO3液，pH=8.3。

虽然碱度与pH数值上没有(yǒu)明确的对应关系，但是，实践中，碱度越高，相应的pH也越高，碱度越低，相应的pH也越低，碱度越高，对pH溶液的缓冲帮助越大，碱度越低，pH溶液的缓冲能(néng)力越低！

四、pH对污水处理(lǐ)的影响

pH值会对污水处理(lǐ)的活性污泥中的微生物(wù)细胞膜電(diàn)荷影响，从而影响微生物(wù)对营养物(wù)的吸收代謝(xiè)过程中酶的活性；改变生長(cháng)环境中营养物(wù)质的可(kě)给性以及有(yǒu)害物(wù)质的毒性。

活性污泥中的每种微生物(wù)都有(yǒu)其适pH值和一1定的pH范围。在适范围内酶活性高，如果其他(tā)条件适合，微生物(wù)的生長(cháng)速率也高。大多(duō)数细菌、藻类和原生动物(wù)的适pH為(wèi)6.5-7.5，在pH4-10之间也可(kě)以生長(cháng)。放線(xiàn)菌一般在微碱性即pH7.5-8适合；酵母菌、霉菌则适合于pH5-6的酸性环境。

1、PH值对絮凝剂的影响

在实际调节过程中pH值宁愿偏碱而不要偏酸，主要因為(wèi)偏碱更利于后段絮凝沉淀效果提升。

水的pH值对无机絮凝剂的使用(yòng)效果影响很(hěn)大，pH值的大小(xiǎo)关系到选用(yòng)絮凝剂的种类、投加量和混凝沉淀效果。水中的H+和OH-参与絮凝剂的水解反应，因此，pH值强烈影响絮凝剂的解速度、水解产物(wù)的存在形态和性能(néng)。

以通过生成Al（OH）3+带電(diàn)胶體(tǐ)实现混凝作用(yòng)的铝盐為(wèi)例，当pH值4时，Al3+不能(néng)大量水解成Al（OH）3，主要以Al3+离子的形式存在，混凝效果极差。pH值在6.5-7.5之间时，Al3+水解聚合成聚合度很(hěn)大的Al（OH）3+中性胶體(tǐ)，混凝效果较好。pH值在8以上，Al水解成AlO2-，混凝效果又(yòu)变得很(hěn)差。

水的碱度对pH值有(yǒu)缓冲作用(yòng)，当碱度不够时，应添加石灰等药剂予以补充。当水的pH值偏高时，则需要加酸调整pH值到中性。相比之下，高分(fēn)子絮凝剂受pH值的影响较小(xiǎo)。

2、pH值对硝化反应的影响

硝化细菌对pH反应很(hěn)敏感，在pH中性或微碱性条件下（pH為(wèi)8～9的范围内），其生物(wù)活性强，硝化过程迅速。

当pH＞9.6或＜6.0时，硝化菌的生物(wù)活性将受到抑制并趋于停止。

若pH＞9.6时，虽然NH4＋转化為(wèi)NO2—和NO3—的过程仍然异常迅速，但是从NH4的電(diàn)离平衡关系可(kě)知，NH3的浓度会迅速增加。由于硝化菌对NH3极敏感，结果会影响到硝化作用(yòng)速率。

在酸性条件下，当pH＜7.0时硝化作用(yòng)速度减慢， pH＜6.5硝化作用(yòng)速度显著减慢，硝化速率将明显下降。pH＜5.0时硝化作用(yòng)速率接近零。

3、pH值与其他(tā)指标的关系

（1）与水质水量的关系：工业排水中pH的波动主要由生产中使用(yòng)的酸碱药品带来的，需要在行中逐步熟悉企业排水情况，积累经验通过颜色等物(wù)理(lǐ)性质判断水质偏酸或偏碱。

（2）与沉降比的关系：pH低于5或高于10都会对系统造成冲击，出现污泥沉降缓慢，上清液浑浊，甚至液面有(yǒu)漂浮的污泥絮體(tǐ)。

（3）与污泥浓度（MLSS）的关系：越高的污泥浓度对pH的波动耐受力越强。在受冲击后应加大排泥量促进活性污泥更新(xīn)。

（4）与回流比的关系：提高回流比以稀释进水的酸碱度也是降低pH波动对系统影响的方法之一。

五、碱度投加量的计算

在硝化反硝化过程中，硝化反应每氧化1g氨氮消耗碱度7.14g，在反硝化过程中可(kě)以补偿碱度3.57g，所以，全程硝化反硝化过程需要消耗3.57g碱度。如果原水中碱度不足，将使系统的pH下降，导致生化受阻，因此，為(wèi)了提高pH，我们需要进行碱度的投加！

1、一般来说，在硝化反应中每硝化lgNH3-N需要消耗7.14g碱度，所以硝化过程中需要的碱度量可(kě)按下式计算：

碱度＝7.14×QΔCNH3-N×10-3 (1)

式中：

Q為(wèi)进入滤池的日平均污水量，m3／d；

ΔCNH3-N為(wèi)进出滤池NH3-N浓度的差值，mg／L；

7.14為(wèi)硝化需碱量系数，kg碱度／kgNH3-N。

2、对于含氨氮浓度较高的工业废水，通常需要补充碱度才能(néng)使硝化反应器内的pH值维持在7.2～8.0之间。计算公式如下：

碱度＝K×7.14×QΔCNH3-N×10-3 (2)

式中，K為(wèi)安全系数，一般為(wèi)1.2～1.3。

3、实际工程中进行碱度核算应考虑以下几部分(fēn)：入流污水中的碱度，生物(wù)硝化消耗的碱度，分(fēn)解BOD5产生的碱度，以及混合液中应保持的剩余碱度。要使生物(wù)硝化顺利进行，必1须满足下式：

ALKw＋ALKc＞ALKN＋AlKE（3）

如果碱度不足，要使硝化顺利进行，则必1须投加纯碱，补充碱度。投加的碱量可(kě)按下式计算：

ΔALK＝（ALKN＋ALKE）—（ALKw＋ALKc） （4）

式中：

ΔALK為(wèi)系统应补充的碱度，mg／L；

ALKN 為(wèi)生物(wù)硝化消耗的碱量；ALKN一般按硝化每kgNH3-N消耗7.14kg碱计算。

ALKE 為(wèi)混合液中应保持的碱量，ALKE一般按曝气池排出的混合液中剩余50mg/L碱度(以Na2CO3计)计算。

ALKw 為(wèi)原污水中的总碱量；

ALKc 為(wèi)BOD5分(fēn)解过程中产生的碱量；ALKc与系统的SRT有(yǒu)关系：

当SRT＞20d时，可(kě)按降解每千克BOD5产碱0.1kg计算；当SRT＝10～20d时，按0.05kgALK/kgBOD5；当SRT＜10d时，按0.01gALK/kgBOD5。