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水處理中補(bǔ)充堿度的原因及堿度投加
在脫氮工藝中，pH是比較重要的控制指標(biāo)，因?yàn)閜H對(duì)硝化反硝化的影響比較大，但是在進(jìn)水pH正常的情況下，往往伴有在生化過(guò)程中pH下降的情況，這種情況下我們就需要補(bǔ)充堿度了！本文將詳細(xì)介紹為什么會(huì)出現(xiàn)補(bǔ)充堿度的原因及堿度投加及選擇！供各位小伙伴參考！
1、為什么需要補(bǔ)充堿度？
在脫氮工藝中，都會(huì)經(jīng)過(guò)硝化與反硝化的過(guò)程，而這兩者的交替就會(huì)出現(xiàn)堿度的變化：
硝化反應(yīng)過(guò)程
在有氧條件下，氨氮被硝化細(xì)菌所氧化成為亞硝酸鹽和硝酸鹽。他包括兩個(gè)基本反應(yīng)步驟：由亞硝酸菌（Nitrosomonas sp）參與將氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽的反應(yīng)；硝酸菌（Nitrobacter sp）參與的將亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化為硝酸鹽的反應(yīng)，亞硝酸菌和硝酸菌都是化能自養(yǎng)菌，它們利用CO2、CO32-、HCO3-等做為碳源，通過(guò)NH3、NH4+、或NO2-的氧化還原反應(yīng)獲得能量。硝化反應(yīng)過(guò)程需要在好氧（Aerobic或Oxic）條件下進(jìn)行，并以氧做為電子受體，氮元素做為電子供體。其相應(yīng)的反應(yīng)式為：
亞硝化反應(yīng)方程式：
55NH4++76O2+109HCO3→C5H7O2N﹢54NO2-+57H2O+104H2CO3
硝化反應(yīng)方程式：
400NO2-+195O2+NH4-+4H2CO3+HCO3-→C5H7O2N+400NO3-+3H2O
硝化過(guò)程總反應(yīng)式：
NH4-+1.83O2+1.98HCO3→0.021C5H7O2N+0.98NO3-+1.04H2O+1.884H2CO3
通過(guò)上述反應(yīng)過(guò)程的物料衡算可知，在硝化反應(yīng)過(guò)程中，將1克氨氮氧化為硝酸鹽氮約需耗7.14克重碳酸鹽（以CaCO3計(jì)）堿度。
反硝化反應(yīng)過(guò)程
在缺氧條件下，利用反硝化菌將亞硝酸鹽和硝酸鹽還原為氮?dú)舛鴱奈鬯幸莩觯瑥亩_(dá)到除氮的目的。
反硝化是將硝化反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的硝酸鹽和亞硝酸鹽還原成氮?dú)獾倪^(guò)程，反硝化菌是一類化能異養(yǎng)兼性缺氧型微生物。當(dāng)有分子態(tài)氧存在時(shí)，反硝化菌氧化分解有機(jī)物，利用分子氧作為最終電子受體，當(dāng)無(wú)分子態(tài)氧存在時(shí)，反硝化細(xì)菌利用硝酸鹽和亞硝酸鹽中的N3+和N5+做為電子受體，O2-作為受氫體生成水和OH-堿度，有機(jī)物則作為碳源提供電子供體提供能量并得到氧化穩(wěn)定，由此可知反硝化反應(yīng)須在缺氧條件下進(jìn)行。從NO3-還原為N2的過(guò)程如下：
NO3-→NO2-→NO→N2O→N2
反硝化過(guò)程中，反硝化菌需要有機(jī)碳源（如碳水化合物、醇類、有機(jī)酸類）作為電子供體，利用NO3-中的氧進(jìn)行缺氧呼吸。其反應(yīng)過(guò)程可以簡(jiǎn)單用下式表示：
NO3-+4H(電子供體有機(jī)物)→ 1/2N2+H2O+2OH-
通過(guò)上述反應(yīng)過(guò)程的物料衡算可知，在反硝化反應(yīng)過(guò)程中，將1克硝酸氮還原為氮?dú)饪梢匝a(bǔ)充3.57g重碳酸鹽（以CaCO3計(jì)）堿度。
綜上所述，硝化反應(yīng)每氧化1g氨氮消耗堿度7.14g，在反硝化過(guò)程中可以補(bǔ)償堿度3.57g，所以，全程硝化反硝化過(guò)程需要消耗3.57g堿度。
而當(dāng)污水中的堿度不足而TKN負(fù)荷又較高時(shí)，便會(huì)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。
所以，在生物硝化脫氮中，應(yīng)盡量控制混合液pH＞7.0，制pH＞7.0，是生物硝化系統(tǒng)順利進(jìn)行的前提。而要準(zhǔn)確控制pH，則必須向污水中加堿。
2、堿度投加量的計(jì)算
1、一般來(lái)說(shuō)，在硝化反應(yīng)中每硝化lgNH3-N需要消耗7.14g堿度，所以硝化過(guò)程中需要的堿度量可按下式計(jì)算：
堿度＝7.14×QΔCNH3-N×10-3 (1)
式中：
Q為進(jìn)入濾池的日平均污水量，m3／d；
ΔCNH3-N為進(jìn)出濾池NH3-N濃度的差值，mg／L；
7.14為硝化需堿量系數(shù)，kg堿度／kgNH3-N。
2、對(duì)于含氨氮濃度較高的工業(yè)廢水，通常需要補(bǔ)充堿度才能使硝化反應(yīng)器內(nèi)的pH值維持在7.2～8.0之間。計(jì)算公式如下：
堿度＝K×7.14×QΔCNH3-N×10-3 (2)
式中，K為安全系數(shù)，一般為1.2～1.3。
3、實(shí)際工程中進(jìn)行堿度核算應(yīng)考慮以下幾部分：入流污水中的堿度，生物硝化消耗的堿度，分解BOD5產(chǎn)生的堿度，以及混合液中應(yīng)保持的剩余堿度。要使生物硝化順利進(jìn)行，必須滿足下式：
ALKw＋ALKc＞ALKN＋AlKE （3）
如果堿度不足，要使硝化順利進(jìn)行，則必須投加純堿，補(bǔ)充堿度。投加的堿量可按下式計(jì)算：
ΔALK＝（ALKN＋ALKE）—（ALKw＋ALKc） （4）
式中：
ΔALK為系統(tǒng)應(yīng)補(bǔ)充的堿度，mg／L；
ALKN 為生物硝化消耗的堿量；ALKN一般按硝化每kgNH3-N消耗7.14kg堿計(jì)算。
ALKE 為混合液中應(yīng)保持的堿量，ALKE一般按曝氣池排出的混合液中剩余50mg/L堿度(以Na2CO3計(jì))計(jì)算。
ALKw 為原污水中的總堿量；
ALKc 為BOD5分解過(guò)程中產(chǎn)生的堿量；ALKc與系統(tǒng)的SRT有關(guān)系：
當(dāng)SRT＞20d時(shí)，可按降解每千克BOD5產(chǎn)堿0.1kg計(jì)算；
當(dāng)SRT＝10～20d時(shí)，按0.05kgALK/kgBOD5；
當(dāng)SRT＜10d時(shí)，按0.01gALK/kgBOD5。
3、堿的選擇
污水處理使用的堿藥劑，一般有石灰（氫氧化鈣）、燒堿（氫氧化鈉）、純堿（碳酸鈉）等！