經常有小夥伴搞混(hún)堿度與pH的關係,堿度與pH並不是一個概念,實際意義也不同,堿度說(shuō)明的是緩衝能力,pH是酸堿性的直接表現!一個是內功(gōng)一個是招式的區別!
pH值,亦稱氫離子濃度指(zhǐ)數、酸堿(jiǎn)值,是溶液中氫離子活度的一種標度,也就是通常意義上溶液酸堿程度的衡量標準。“pH"中的“H"代表氫離子(H+),而"p"的來源則有多種說,引用化學界的概念是把p加在無量綱量前麵表示該量的負對數。pH值(zhí)其實是一個“對數單(dān)位”。每個數字代表水的酸度10倍的變化。水pH為5等於10倍具有pH為6的水的(de)酸(suān)性。在標(biāo)準溫度和壓力下,pH=7的水溶液(如:純水為(wéi)中性,這是因為水在標準溫度和壓(yā)力下自然(rán)電離(lí)出的氫離子和氫氧根離子濃度的乘積(水的離子積常數始終是1×10-14,且兩種離子的濃度都是1×10-7moL,pH值(zhí)小於7說明(míng)H+的濃度大於(yú)OH-的濃(nóng)度,故溶液酸(suān)性強,而pH值大於(yú)7則說(shuō)明H+的濃度小於(yú)OH-的濃度,故溶液堿性強。所以pH值愈小,溶液的酸性愈強;pH愈大,溶液的堿性也(yě)就愈強。
堿度(dù)是指水中能(néng)與強酸發生中和作用(yòng)的物質(zhì)的總量。這類物質包括強堿、弱堿(jiǎn)、強堿弱酸鹽等。天然水中的堿(jiǎn)度主要是由(yóu)重碳酸(suān)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。引起堿度的汙染源主要(yào)是造紙、印染(rǎn)、化工、電鍍等行業排放的廢水及洗滌劑、化肥和農藥在使用(yòng)過程中(zhōng)的流失。
堿度和酸度是(shì)判斷水質和廢水處理控製的重要指標。堿度也常用於評價水體的緩衝能力(lì)及金屬在其中的(de)溶解性和毒性等。工程中用得更多的是總堿度這個定義,一般表征為相當於碳酸鈣的濃度值。
兩種並沒有很明確的對應關係,堿度相同的水(或溶液),其pH值(zhí)不一定相同。反之,pH值相(xiàng)同的水(或溶液),其堿度(dù)也不一定相同。原(yuán)因是(shì)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-等堿性物質的含量。如:堿度0.1mmol/L的NaOH液,pH=13;堿度0.1mmol/L的NH3-H2O液,pH=11;堿度0.1mmol/L的NaHCO3液,pH=8.3。雖然堿度與pH數值上沒(méi)有明(míng)確(què)的(de)對應(yīng)關係(xì),但是,實踐中,堿度越高,相應的pH也越高,堿度越低,相應的pH也越低,堿度越高,對pH溶液的緩(huǎn)衝幫助越大,堿度越低,pH溶液的緩衝能力越低!
pH值會對汙(wū)水處理的活性汙泥中的微生物細胞膜電荷影響,從而影響微生物對營養物的吸收代謝過程中酶的活性;改變生長環境中營養物質的可給性以及(jí)有害物質的毒性(xìng)。活性汙泥中的每種微生(shēng)物(wù)都有其最適pH值和一定的pH範圍。在(zài)最適範(fàn)圍(wéi)內酶活性最高,如果其他條(tiáo)件適合,微生物的生長速率也(yě)最高。大多數細(xì)菌、藻類和原生動物的最適pH為6.5-7.5,在pH4-10之間也(yě)可以生長。放(fàng)線菌一般(bān)在微堿性即pH7.5-8最適(shì)合;酵母菌、黴菌則適合(hé)於pH5-6的酸性環境。在實際調節過程中pH值寧願(yuàn)偏堿而不要偏酸,主要因為偏堿更利於後段絮凝沉澱(diàn)效果提升。水的(de)pH值對無機絮凝劑的使用(yòng)效果(guǒ)影響(xiǎng)很(hěn)大,pH值的(de)大小關係到選用絮凝劑的種類、投加量和混凝沉澱效果。水中的H+和OH-參與絮凝劑(jì)的水解反應,因此,pH值強烈影響絮凝劑的解速度(dù)、水解產物的存在形態和性能。以通過生成Al(OH)3+帶電膠體實現混凝作用的鋁鹽為例,當pH值4時,Al3+不能大量水解成Al(OH)3,主要以Al3+離(lí)子的形式存在,混凝效果(guǒ)極差(chà)。pH值在6.5-7.5之間時,Al3+水解聚合成聚合度很大的Al(OH)3+中性膠體,混凝效果較好(hǎo)。pH值在8以上,Al水(shuǐ)解成AlO2-,混凝效果又變得很差。水的堿度對(duì)pH值有緩衝作用,當堿度不夠時,應添加石灰等藥(yào)劑予以補充。當水的(de)pH值偏高時,則需要加酸調整pH值到中性。相比之下(xià),高分子絮凝劑(jì)受pH值的影響較小。
硝化細菌對pH反應很敏感,在pH中性或微堿性條件下(pH為8~9的範圍內),其生物(wù)活性最強,硝化過程迅(xùn)速。當pH>9.6或<6.0時,硝化(huà)菌的生物活(huó)性將受到抑(yì)製並趨於停止。若pH>9.6時,雖然NH4+轉化為NO2—和NO3—的過程仍然異常迅速(sù),但是從NH4的電離平衡關係可知,NH3的濃度會迅(xùn)速增加(jiā)。由於硝化菌對NH3極(jí)敏感,結果會影響到硝化作(zuò)用(yòng)速率。在酸性(xìng)條件下,當pH<7.0時硝化作用速度減慢, pH<6.5硝化作用速(sù)度顯著減慢,硝化速率將明顯下(xià)降。pH<5.0時硝化作用速率接近零。(1)與水質水量的關係:工業排水中(zhōng)pH的波動主要由生產(chǎn)中使用的酸堿(jiǎn)藥品帶來的,需要(yào)在行中逐步熟悉企業排(pái)水情況,積累經驗通過(guò)顏色等(děng)物理性質判斷水質偏酸或(huò)偏堿。(2)與沉降比的關係(xì):pH低於5或高於10都會對係統造成衝擊,出現汙泥(ní)沉降緩慢,上清液渾濁,甚至液麵有漂浮的汙泥絮體。(3)與汙泥濃度(MLSS)的關係:越高的汙泥濃度對pH的波動(dòng)耐受力越強。在受衝擊後應加大排泥量促進活性汙泥更新。(4)與回流比的關係:提高回流(liú)比以(yǐ)稀釋進水的酸堿(jiǎn)度(dù)也是降低pH波動對係統影響的方法之一。在硝化反硝化過程中,硝(xiāo)化反應每氧化1g氨氮消(xiāo)耗堿度7.14g,在(zài)反硝化(huà)過程中可(kě)以補償堿度3.57g,所以,全程硝化反硝化(huà)過程需要消耗3.57g堿(jiǎn)度(dù)。如果原水中堿度不足,將使係統的pH下(xià)降,導致生化受阻,因此,為了提高(gāo)pH,我們需要進行堿度的投加!1、一般來(lái)說,在硝化反應中每硝化lgNH3-N需要消耗7.14g堿度,所以硝化過程(chéng)中需要的堿度量可按下式計(jì)算:堿度=7.14×QΔCNH3-N×10-3 (1)
Q為進入濾池的日平均汙水量,m3/d;
ΔCNH3-N為(wéi)進出濾池NH3-N濃度的差值,mg/L;
7.14為硝化需堿(jiǎn)量(liàng)係數,kg堿度/kgNH3-N。
2、對於含氨氮濃度較高的工業廢水,通(tōng)常需要補充堿度才能使硝化反(fǎn)應器內的pH值(zhí)維持在7.2~8.0之間。計(jì)算公式如下:堿度(dù)=K×7.14×QΔCNH3-N×10-3 (2)3、實際工程中進行堿度核算應(yīng)考慮以下幾部分(fèn):入流(liú)汙水中(zhōng)的堿度,生物硝化(huà)消耗的堿度,分解BOD5產生的堿度,以及混合液中應保(bǎo)持的剩餘堿度。要使生物(wù)硝化順利進行(háng),必須滿足下式: 如果堿度不足,要使硝化順利進行,則必須投加純堿,補充堿度。投加的堿量可按下(xià)式計算:ΔALK=(ALKN+ALKE)—(ALKw+ALKc) (4)
ΔALK為係統應補充的堿度,mg/L;
ALKN 為生物(wù)硝化消耗(hào)的堿量;ALKN一般按硝(xiāo)化每kgNH3-N消耗7.14kg堿計算。
ALKE 為混合液中應保持(chí)的堿量,ALKE一般按曝氣池排出(chū)的混合液中(zhōng)剩餘50mg/L堿度(以Na2CO3計)計算。
ALKw 為原汙水中的總堿量;
ALKc 為BOD5分解過程中產生的堿(jiǎn)量;ALKc與係統的SRT有關係:
當SRT>20d時,可按降解每(měi)千克BOD5產(chǎn)堿0.1kg計算;當SRT=10~20d時,按0.05kgALK/kgBOD5;
當SRT<10d時,按0.01gALK/kgBOD5。