經常有小夥伴搞混堿度與(yǔ)pH的關係,堿度與pH並不是一個(gè)概念,實際意義也不同,堿度說明的是緩衝能力,pH是酸(suān)堿性的直接表現!一個是內功一個是招式的區別!
pH值,亦稱氫離子濃度指數(shù)、酸堿值,是溶液中氫離子(zǐ)活度的一種標度,也就是通常意義上溶液酸(suān)堿程度的(de)衡量(liàng)標準。“pH"中的“H"代表氫離子(H+),而"p"的來源則(zé)有多種(zhǒng)說,引用化學界的(de)概念(niàn)是把(bǎ)p加在無量綱量前麵表(biǎo)示該量的負(fù)對(duì)數(shù)。pH值其實是一(yī)個“對數單位(wèi)”。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的水的酸(suān)性。在標準溫度和壓力(lì)下,pH=7的水(shuǐ)溶液(如:純水為中性,這是因為(wéi)水在標準溫(wēn)度(dù)和壓力下自然電離出的氫離子和氫氧根離子濃度的乘積(jī)(水的(de)離子(zǐ)積(jī)常數始終是1×10-14,且兩種離子的濃度都是1×10-7moL,pH值小於7說明H+的濃度大於OH-的濃度,故溶液酸性強,而(ér)pH值(zhí)大於7則說明H+的濃度小於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,溶液的堿性也就愈強。
堿度是指水中能(néng)與強酸發生中和作用的(de)物質的(de)總量。這類物質包括強堿、弱堿、強堿弱酸鹽等。天然水中的堿度主要(yào)是(shì)由(yóu)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(zhōng)堿度的主要形(xíng)式。引起堿度的汙染源主要是(shì)造紙、印染、化工、電鍍等行業排放的廢水及洗(xǐ)滌劑、化肥和農藥在使用過程中的流失。
堿度和酸度是判斷水質和廢水(shuǐ)處理控製的重要指標。堿度也常用於評價水體的緩衝能力及(jí)金屬在其中的溶解性和毒性等(děng)。工程中用得更多的是(shì)總堿度這個定義,一般表征為相當於碳酸鈣的濃度值(zhí)。
兩種並沒有很明確(què)的對應關係,堿度相(xiàng)同的水(或溶液),其pH值不一定相同(tóng)。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(zhí)直接反映水(shuǐ)中H+或OH-的含量,而堿度除包(bāo)括OH-外,還包括CO3-2、HCO3-等堿性物質的(de)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(de)NaHCO3液,pH=8.3。雖然堿度與pH數值上沒有明(míng)確的對應關(guān)係,但是,實踐中,堿度越高,相應的pH也越高(gāo),堿度越低,相應的pH也越低(dī),堿度越高(gāo),對pH溶液的緩衝幫助越大,堿度越低,pH溶液的緩(huǎn)衝(chōng)能力越低!
pH值會(huì)對汙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(yǎng)物的吸收代謝(xiè)過程中酶的活性;改(gǎi)變生長環境中營養(yǎng)物質的可給性以及有害物質的毒性。活性汙泥(ní)中的每種微生物都有其最適pH值和(hé)一定的pH範圍。在最適範(fàn)圍內酶活性最高,如果(guǒ)其他(tā)條件適合,微生(shēng)物(wù)的生長速率也最高。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(jiān)也可(kě)以生長。放線菌一般在微堿性即pH7.5-8最適合(hé);酵母菌、黴菌則適合於pH5-6的酸性環境。在實際調節過程中pH值寧願偏堿而不要偏酸(suān),主要因為偏堿更利於(yú)後段絮凝沉澱效(xiào)果提升。水的pH值對無機絮凝劑的使(shǐ)用效果影響很大,pH值的大小關係到選用絮凝劑的種(zhǒng)類、投加(jiā)量和混凝沉澱效(xiào)果。水中的H+和OH-參與絮凝劑的水解反應,因此,pH值強烈影(yǐng)響絮凝劑的解速度、水解產物的存在形態(tài)和性能(néng)。以通過生成(chéng)Al(OH)3+帶(dài)電膠體(tǐ)實現混凝作用的鋁鹽為例,當pH值4時,Al3+不能大量水解(jiě)成Al(OH)3,主(zhǔ)要以Al3+離子的形式存在,混凝效果極差。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。pH值在8以上,Al水解成AlO2-,混凝效果又變得很差。水(shuǐ)的堿度對pH值有緩衝作用,當(dāng)堿度不夠時,應添加石灰(huī)等藥劑予以補充。當水的pH值偏高時,則(zé)需要加(jiā)酸調整pH值到(dào)中性。相比之下,高分子絮凝劑受pH值的影響較小(xiǎo)。
硝化細菌對pH反應很敏感,在pH中性(xìng)或(huò)微堿性條件下(pH為8~9的範圍內),其生物活性最強(qiáng),硝化過(guò)程迅(xùn)速。當pH>9.6或<6.0時,硝(xiāo)化菌的生物活性(xìng)將受(shòu)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(lí)平衡關係可知,NH3的濃度會迅速增(zēng)加。由於硝化菌對NH3極敏感,結果會影響到硝化作用速率。在(zài)酸性條件下,當pH<7.0時硝化作用(yòng)速度減慢, pH<6.5硝化作用(yòng)速度顯著減慢(màn),硝化速率將明顯下(xià)降。pH<5.0時硝化作用速率接近(jìn)零。(1)與水質水量的(de)關係:工業(yè)排水中pH的波動(dòng)主要由生產中使用的酸堿藥品(pǐn)帶來的,需要在行中逐步熟悉企業排水情況,積累經(jīng)驗(yàn)通過顏色等物(wù)理性質判斷水質偏酸或偏堿。(2)與沉降比的關係:pH低於5或高於10都會對係(xì)統造成(chéng)衝擊,出(chū)現汙(wū)泥沉降緩慢,上清液(yè)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(wū)泥濃度對pH的波動耐(nài)受力越強。在受衝擊後應加大排泥量促進活性汙泥(ní)更新(xīn)。(4)與回流比的關係:提高回流比以(yǐ)稀釋進水的酸堿度也是降低pH波動對係統影(yǐng)響的方法之一。在硝化反硝(xiāo)化過程中,硝化反應每氧化1g氨氮消耗堿度7.14g,在(zài)反硝化(huà)過程(chéng)中可以(yǐ)補償堿度3.57g,所以,全程硝化反硝(xiāo)化過程(chéng)需要消耗3.57g堿(jiǎn)度。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(le)提高pH,我們需要進行堿度的投加!1、一般來說(shuō),在硝化反(fǎn)應中每(měi)硝化lgNH3-N需要消耗7.14g堿度,所以硝化過程中需要的堿度量可按下式計算(suàn):堿度=7.14×QΔCNH3-N×10-3 (1)
Q為進入濾(lǜ)池的日平均汙水(shuǐ)量,m3/d;
ΔCNH3-N為進出濾池NH3-N濃度的差值,mg/L;
7.14為硝化需(xū)堿量係數,kg堿度/kgNH3-N。
2、對於含(hán)氨氮濃度較高的(de)工業廢水(shuǐ),通常需要補充(chōng)堿(jiǎn)度才能使硝化反應器內的(de)pH值維持(chí)在7.2~8.0之(zhī)間。計算(suàn)公式如下:堿度=K×7.14×QΔCNH3-N×10-3 (2)式中,K為(wéi)安全係數,一般為1.2~1.3。3、實際工程中進行堿度核算應考慮以下(xià)幾部分:入流汙(wū)水中的(de)堿度,生物(wù)硝化消耗的堿度,分解BOD5產生的堿度(dù),以(yǐ)及混合液中應保持的剩餘(yú)堿度。要使生物硝化順利進行,必須滿足下式: 如果堿度(dù)不足,要使(shǐ)硝化順(shùn)利進行,則必須投加(jiā)純堿,補充堿度。投加的(de)堿量可按下式計算:ΔALK=(ALKN+ALKE)—(ALKw+ALKc) (4)
ΔALK為係統應補充的堿度,mg/L;
ALKN 為(wéi)生物硝化(huà)消耗(hào)的堿量;ALKN一般按硝化每kgNH3-N消耗7.14kg堿計算。
ALKE 為混合(hé)液中應保持的堿量,ALKE一般按曝氣池排(pái)出的混合液中剩餘50mg/L堿度(以Na2CO3計)計算(suàn)。
ALKw 為原汙水中的總堿量;
ALKc 為BOD5分解過程中產生的堿量;ALKc與係統的SRT有關係:
當SRT>20d時,可按降解每千克BOD5產堿0.1kg計算;當SRT=10~20d時,按0.05kgALK/kgBOD5;
當SRT<10d時,按0.01gALK/kgBOD5。