堿度不足，如何計算堿度的投加量？

2022-05-17 00:00:00    來源：    點擊：1579    喜歡：0

  1、為什么需要補充堿度？

  在脫氮工藝中，都會經過硝化與反硝化的過程，而這兩者的交替就會出現堿度的變化：

  硝化反應過程

  在有氧條件下，氨氮被硝化細菌所氧化成為亞硝酸鹽和硝酸鹽。他包括兩個基本反應步驟：由亞硝酸菌（Nitrosomonassp）參與將氨氮轉化為亞硝酸鹽的反應；硝酸菌（Nitrobactersp）參與的將亞硝酸鹽轉化為硝酸鹽的反應，亞硝酸菌和硝酸菌都是化能自養菌，它們利用CO2、CO32-、HCO3-等做為碳源，通過NH3、NH4+、或NO2-的氧化還原反應獲得能量。硝化反應過程需要在好氧（Aerobic或Oxic）條件下進行，并以氧做為電子受體，氮元素做為電子供體。其相應的反應式為：

  亞硝化反應方程式：

  55NH4++76O2+109HCO3C5H7O2N﹢54NO2-+57H2O+104H2CO3

  硝化反應方程式：

  400NO2-+195O2+NH4-+4H2CO3+HCO3-C5H7O2N+400NO3-+3H2O

  硝化過程總反應式：

  NH4-+1.83O2+1.98HCO30.021C5H7O2N+0.98NO3-+1.04H2O+1.884H2CO3

  通過上述反應過程的物料衡算可知，在硝化反應過程中，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）堿度。

  反硝化反應過程

  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氣而從污水中逸出，從而達到除氮的目的。

  反硝化是將硝化反應過程中產生的硝酸鹽和亞硝酸鹽還原成氮氣的過程，反硝化菌是一類化能異養兼性缺氧型微生物。當有分子態氧存在時，反硝化菌氧化分解有機物，利用分子氧作為最終電子受體，當無分子態氧存在時，反硝化細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，有機物則作為碳源提供電子供體提供能量并得到氧化穩定，由此可知反硝化反應須在缺氧條件下進行。從NO3-還原為N2的過程如下：

  NO3-NO2-NON2ON2

  反硝化過程中，反硝化菌需要有機碳源（如碳水化合物、醇類、有機酸類）作為電子供體，利用NO3-中的氧進行缺氧呼吸。其反應過程可以簡單用下式表示：

  NO3-+4H(電子供體有機物)1/2N2+H2O+2OH-

  通過上述反應過程的物料衡算可知，在反硝化反應過程中，將1克硝酸氮還原為氮氣可以補充3.57g重碳酸鹽（以CaCO3計）堿度。

  綜上所述，硝化反應每氧化1g氨氮消耗堿度7.14g，在反硝化過程中可以補償堿度3.57g，所以，全程硝化反硝化過程需要消耗3.57g堿度。

  而當污水中的堿度不足而TKN負荷又較高時，便會耗盡污水中的堿度，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，應盡量控制混合液pH＞7.0，制pH＞7.0，是生物硝化系統順利進行的前提。而要準確控制pH，則必須向污水中加堿。

  2、堿度投加量的計算

  1、一般來說，在硝化反應中每硝化lgNH3-N需要消耗7.14g堿度，所以硝化過程中需要的堿度量可按下式計算：

  堿度＝7.14×QΔCNH3-N×10-3(1)

  式中：

  Q為進入濾池的日平均污水量，m3／d；

  ΔCNH3-N為進出濾池NH3-N濃度的差值，mg／L；

  7.14為硝化需堿量系數，kg堿度／kgNH3-N。

  2、對于含氨氮濃度較高的工業廢水，通常需要補充堿度才能使硝化反應器內的pH值維持在7.2～8.0之間。計算公式如下：

  堿度＝K×7.14×QΔCNH3-N×10-3(2)

  式中，K為安全系數，一般為1.2～1.3。

  3、實際工程中進行堿度核算應考慮以下幾部分：入流污水中的堿度，生物硝化消耗的堿度，分解BOD5產生的堿度，以及混合液中應保持的剩余堿度。要使生物硝化順利進行，必須滿足下式：

  ALKw＋ALKc＞ALKN＋AlKE（3）

  如果堿度不足，要使硝化順利進行，則必須投加純堿，補充堿度。投加的堿量可按下式計算：

  ΔALK＝（ALKN＋ALKE）—（ALKw＋ALKc）（4）

  式中：

  ΔALK為系統應補充的堿度，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堿計算。

  ALKE為混合液中應保持的堿量，ALKE一般按曝氣池排出的混合液中剩余50mg/L堿度(以Na2CO3計)計算。

  ALKw為原污水中的總堿量；

  ALKc為BOD5分解過程中產生的堿量；ALKc與系統的SRT有關系：

  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。

  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！

  對于價格來說，氫氧化鈉最貴，氫氧化鈣最低；對于堿度來說，氫氧化鈉最強，碳酸鈉最低；對于產泥量來說，氫氧化鈣會產生大量的污泥，氫氧化鈉和碳酸鈉無（極少）多余污泥產生；對于危險性來說，氫氧化鈉屬于危化品，堿性太強，危險性最大，管理及運輸上要求較高，氫氧化鈣及碳酸鈉不屬于危化品，堿性較弱，危險性較小。

  對于堿的選擇，需要根據實際要求，有些污水廠因為成本原因使用氫氧化鈣，有些因為工藝需要選擇氫氧化鈉，所以，堿沒有貴賤之分，只有適不適合自己！

  近幾年，復合堿的應用也越來越多，價格比氫氧化鈉，碳酸鈉便宜（價格便宜的原因個人推測和復合碳源差不多，用了一些對于其他行業沒有多少價值的副產品，但是在污水行業卻是有用的資源），而且產泥量比氫氧化鈣少，如果合適也可以考慮！

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