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水處理中補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，因為pH對硝化反硝化的影響比較大，但是在進水pH正常的情況下，往往伴有在生化過程中pH下降的情況，這種情況下我們就需要補充堿度了！本文將詳細介紹為什么會出現(xiàn)補充堿度的原因及堿度投加及選擇！供各位小伙伴參考！
1、為什么需要補充堿度？
在脫氮工藝中，都會經(jīng)過硝化與反硝化的過程，而這兩者的交替就會出現(xiàn)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（Nitrosomonas sp）參與將氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽的反應；硝酸菌（Nitrobacter sp）參與的將亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化為硝酸鹽的反應，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+109HCO3→C5H7O2N﹢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+1.98HCO3→0.021C5H7O2N+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(chǎn)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(yǎng)兼性缺氧型微生物。當有分子態(tài)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(tài)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(wěn)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-→NO→N2O→N2
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(tǒng)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(shù)，kg堿度／kgNH3-N。
2、對于含氨氮濃度較高的工業(yè)廢水，通常需要補充堿度才能使硝化反應器內(nèi)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(shù)，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(chǎn)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(tǒng)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(chǎn)生的堿量；ALKc與系統(tǒng)的SRT有關(guān)系：
當SRT＞20d時，可按降解每千克BOD5產(chǎn)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！