淺談某石化廢水處理堿度、pH值調節的必要性

趙永濤

摘 要：某石化廢水處理廠采用A/O/O工藝處理低氨氮濃度廢水，并通過對堿度、pH值的調節，最終實現氨氮去除率達97%以上，本文就堿度、pH值對石化廢水處理除氮過程的影響，及日常運行中堿度和pH值調節的必要性進行了分析。

關鍵詞：氨氮;硝化細菌;堿度;pH值

1 導言

氨氮是石化企業生產廢水的主要污染物之一，自然水體中氨氮的高耗氧量會導致水體富營養化，形成“水華”和“赤潮”，對水生生物產生毒害作用。目前工業廢水去除氨氮的方法主要有A/O、A2/O、SBR等的傳統生物脫氮工藝，和同步硝化反硝化、短程硝化反硝化、厭氧氨氧化等新型生物脫氮工藝等的生物處理法，以及化學沉淀、折點氯化、吹脫、離子交換、吸附、膜分離等物理化學處理方法等，其中對中低氨氮濃度的廢水以生物法應為主，且生物法相對運行成本最低，高濃度氨氮廢水往往需要吹脫等物理化學方法輔助。

本文介紹的廢水處理廠以預處理+A/O/O的處理工藝，對收集的低氨氮濃度廢水進行處理，并通過對運行中堿度、pH值的調節實現穩定排放達標。

2 生物脫氮的過程

筆者廢水處理廠采用傳統的A/O生物脫氮工藝，其除氮過程主要分為有機氮的氨化、硝化除氨氮階段和反硝化除總氮過程。其中在硝化階段，廢水中含氮有機物在有氧或無氧環境中被氧化氨氮，氨氮在曝氣段有氧的條件下，在亞硝酸細菌和硝酸菌的作用下，轉化為硝基氮。

生物脫氮的過程中，有機氮轉換為氨氮的過程稱之為氨化過程，氨化過程可以在有氧條件下進行，也可以在無氧條件下進行。氨氮轉換為硝基氮的過程可以分兩個階段，一是氨氮在有氧的條件下被亞硝化菌氧化為亞硝酸鹽氮，二是亞硝酸鹽氮在有氧的條件下被氧化或被硝化菌氧化為硝酸鹽氮，而硝化菌是自養型好氧微生物，這類微生物是化能自養菌，其利用有機碳化合物如CO，CO2等作為碳源，并通過氨氮的被氧化的反應過程獲得生命所需的能量。

反硝化階段是在缺氧條件下使硝酸鹽氮還原轉化為氮氣排出水體實現脫氮處理的過程，反硝化過程也經兩步反應，分別是硝酸鹽轉化為亞硝酸鹽的反應和亞硝酸鹽轉化為一氧化氮、氧化二氮和氮氣的反應。近年來，也有研究發現，氨氮的處理過程中可能還有短程硝化--反硝化以及同步硝化--反硝化的發生，由于這兩個過程能夠節省大量的能耗及相應縮短運行時間，因此逐漸成為研究的熱點和前沿方向。

3 堿度和pH值對生物除氮過程的影響

pH值是水溶液中氫離子活度的負對數，反應水中氫離子濃度值，硝化階段最適宜的pH值是8.0-8.4，這一pH值條件下，硝化速率，硝化菌最大的比增殖速率可達最大值，pH值低于7時，硝化反應會受到抑制。反硝化菌的最適宜pH值是6.5-7.5，當pH值高于或低于6時，反硝化速率將大幅下降。而硝化反應過程中將釋放出H+，致使混和液中H+離子濃度增高，pH值下降。

堿度是指水中所含有的能與強酸發生中和反映的物質的量，主要反應的是水中碳酸氫根、碳酸根等的量。理論上，硝化反應降解1g氨氮，需要消耗7.14g堿度，因此勢必會導致系統堿度的下降，運行中需要保持一定的堿度。而反硝化過程以硝酸根和亞硝酸根為電子受體，每還原1g硝酸鹽氮會產生3.57g堿度，從而影響系統中的堿度和pH值，對緩沖廢水pH值變化產生幫助。

4 工藝設置及水質

某污水處理廠設計處理量250m3/h，采用均質調節+平流隔油+氣浮+缺氧+一級好氧+一級沉淀+二級好氧+二級沉淀+高級氧化深度處理的工藝，其脫氮過程為較為傳統的生物脫氮工藝，其中一級好氧采用活性污泥法，并設置內回流和外回流，二級好氧采用生物接觸氧化工藝強化氨氮去除，增加系統的保險能力。其出水達到《石油煉制工業污染物排放標準GB31570-2015》的表二標準。

5 運行中堿度、pH值控制的必要性

筆者介紹的污水系統實際運行中，經缺氧段處理后的污水在好氧段進口處檢測pH小于7.5，甚至多數檢測數據pH值小于7，因此需通過對投加氫氧化鈉的方法調節曝氣池pH值在7.5-8之間，以保證好氧段氨氮硝化過程的反應速率。

筆者介紹的污水場進水中，因多種原因堿度偏低，按50mg/L的進水氨氮濃度計算，完全硝化該部分氨氮需要約357mg/L的堿度，同時筆者污水處理系統中設置硝化液回流工藝，回流比設置為100%，按理想狀態計算，全部硝化液回流后通過反硝化除氮過程，可產生堿度約178.5mg/L，因此，去除50mg/L的氨氮大約需要消耗178.5mg的堿度。而污水處理系統進水堿度最高檢測值為250mg/L，且進水氨氮最高控制在80mg/L，因此往往出現出口堿度幾乎為零，pH值小于7，氨氮去除率不足的情況，因此在實際運行中要求生化系統出水剩余堿度不低于70mg/L，以滿足出水氨氮和總氮的有效去除，同時應對生化進水氨氮的波動，因此需要向系統內投加一定的碳酸氫鈉來維持一定的堿度。

6 結語

某石化企業污水進水堿度和pH值偏低，為保證和維持污水處理系統除氮能力和氨氮的去除效率，需要根據進出水監測數據，補充一定的氫氧化鈉和碳酸氫鈉來維持系統的堿度和pH值，保證除氮系統細菌的反應速率和氨氮的去除率。

參考文獻：

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