污水生物硝化处理工艺PH 值控制及碱度核算
污水生物硝化处理工艺PH 值控制及碱度核算
一、 影响硝化的重要因素：
1、 PH 值和碱度对硝化的影响
PH 值酸碱度市影响硝化作用的重要因素，硝化细菌对PH 反应很敏感，在PH 中性或微碱性条件下（PH 为8—9的范围内），其生物活性最强，硝化过程迅速。
当PH ＞9.6或＜6.0时，硝化菌的生物活性将受到抑制并趋于停止。
若PH ＞9.6时，虽然NH 4+转化为NO 2- NO3- 的过程仍然异常迅速，但是从NH 4的电离平衡关系可知，NH 3的浓度会迅速增加，由于硝化菌对NH 3极敏感，结果会影响到硝化作用速率。
在酸性条件下，当PH ＜7.0时硝化作用速度减慢，PH ＜6.5硝化作用速度显著减慢，硝化速率将明显下降，PH ＜5.0时硝化作用速度接近零
PH 下降的原因可能有两个，一是进水有强酸排入，系统人流污水PH 降低，因而混合液的PH 也随之降低
由硝化方程式可知，随着NH 3-N 被转化成NO 3-N 会产生部分矿化酸度H +，这部分酸度将消耗部分碱度，每克NH 3-N 转化成NO 3--N 约消耗7.14克碱度（以CaCO 3计），因而污水中的碱度不足，而TKN 负荷又较高时，便会耗尽污水中的碱度，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。
如果无强酸排入，正常的城市污水应该是偏碱性的，即PH ＞7.0，此时的PH 主要取决于人流污水中碱度的大小
所以，在生物硝化反应器中，应尽量控制混合液PH ＞7.0，PH ＞7.0是生物硝化系统顺利进行的前提。
而要准确控制PH ，PH ＜6.5时则必须加碱，应进行碱度核算。
2、 有机负荷的影响：
在采用曝气生物滤池工艺进行硝化除氮时，NH 3-N 的去除在一定程度上取决于有机负荷，当有机负荷稍高于3.0KgBOD/（m 3滤料-d ）时，NH 3-N 的去除受到抑制；当有机负荷高于4.0KgBOD/（m 3滤料-d ）时，NH 3-N 的去除受到明显抑制，因此采用曝气生物滤池进行同步除碳和硝化时，必须降低有机负荷。
根据上述分析，在采用曝气生物滤池工艺进行针对去除有机物的工程设计时，首先必须针对处理水类型和排水水质要求选择合适的BOD 容积负荷，BOD 容积负荷的选取应根据同类型污水处理厂的实际运行数据加以分析后确定，并在设计时留有一定余量，在采用曝气生物滤池进行同步除碳和硝化时，必须降低有机负荷，最好使有机负荷控制在2.0 KgBOD/（m 3滤料-d ）以下。
二、 生物滤池硝化需碱量的计算：
在硝化过程中需要消耗一定量的碱度，如果污水中没有足够的碱度，硝化反应将导致PH 值的下降，使反应速率减缓，所以硝化反应要顺利进行必须使污水中的碱度大于硝化所需的碱度，在实际工程应用中，对于典型的城市污水，进水中NH 3-N 浓度一般为20—40mg/L
（TKN 约为50—60mg/L）碱度约为200mg/L（以Na 2CO 3计）左右。
1、一般来说，在硝化反应中，每硝化1gNH 3-N 需要消耗7.14g 碱度，所以硝化过程中需要的碱度量按下式计算：
碱度=7.14*Q△CNH 3-N*10-3 （1）
式中：
Q 为进入滤池的日平均污水量：m 3/d
△ CNH 3-N 为进出滤池NH 3-N 浓度的差值：mg/L
7.14为硝化需碱量系数：Kg 碱度/Kg NH3-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*Q△CNH 3-N*10-3 （2）
式中：
K 为安全系数，一般为1.2—1.3
3、实际工程中进行碱度核算应考虑以下几部分：入流污水中的碱度，生物硝化消耗的碱度，分解BOD 5产生的碱度以及混合液中应保持的剩余碱度，要使生物硝化顺利进行，必须满足下式：
ALKw+ALKc＞ALKN+ALKE （3）
如果碱度不足，要使硝化顺利进行，则必须投加纯碱，补充碱度，投加的碱量可按下式计算：
△ ALK=（ALKN+ALKE）—（ALKw+ALKc）
式中：
△ALK 为系统应补充的碱度mg/L
ALKN 为生物硝化消耗的碱量，ALKN 一般按硝化每KgNH 3-N 消耗7.14Kg 碱计算
ALKE 为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Na 2CO 3计）计算
ALKw 为原污水中的总碱量
ALKc 为BOD 5分解过程中产生的碱量，ALKc 与系统的SRT 有关系：
当SRT ＞20d 时可按降解每千克BOD5产碱0.1Kg 计算
当SRT =10—20d 时按0.05Kg ALK/KgBOD5
当SRT ＜10d 时按0.01Kg ALK/KgBOD5
三、【实例计算】如前所述：硝化反应中每消耗1克氨氮要消耗碱度
7.14g ，一般污水尤其是工业污水对于硝化反应来说，碱度往往是不够的，因此应投加必要的碱量以维持适宜的PH 值，保证硝化反应的正常进行。
某处理厂采用曝气生物滤池处理工艺，日处理污水10000m 3/d 二级来水中：BOD 5=18mg/L（18mg/L=0.018Kg/m3） NH 3-N=35mg/L 碱度ALKw=210 mg/L，欲使出水BOD 5＜5 mg/L NH 3-N ＜5mg/L，试核算该硝化系统的碱度，如碱度不足，试计算投碱量。
解：
ALKw=0.2*104=210kg/d 进水碱度210 mg/L ALKc=（0.018—0.005）*104*0.1=13Kg/d BOD 5=18mg/L
降解每克BOD 5产碱0.1计算
ALKN=（0.035—0.005）*104*7.14=2142Kg/d 按1Kg NH3-N 消耗7.14Kg 碱度计算
ALKE=0.05*104=50Kg/d 按曝气池中剩余50mg/L碱度计算 ALKw+ALKc=2100 Kg/d +13 Kg/d =2113 Kg/d
ALKN+ALKE=2142 Kg/d +500 Kg/d =2642 Kg/d
ALKw+ALKc＜ALKN+ALKE
因此，该硝化系统内碱量不足，如果不补加碱源，PH 将降低，抑制硝化进行，出水NH 3-N 超标，如果外加碱源，则投碱量为：
△ALK=2642—2113=529 Kg/d/40 Kg/袋=13袋/d/3个班=4袋/班