浅谈某石化废水处理碱度、pH值调节的必要性

赵永涛

摘 要：某石化废水处理厂采用A/O/O工艺处理低氨氮浓度废水，并通过对碱度、pH值的调节，最终实现氨氮去除率达97%以上，本文就碱度、pH值对石化废水处理除氮过程的影响，及日常运行中碱度和pH值调节的必要性进行了分析。

关键词：氨氮;硝化细菌;碱度;pH值

1 導言

氨氮是石化企业生产废水的主要污染物之一，自然水体中氨氮的高耗氧量会导致水体富营养化，形成“水华”和“赤潮”，对水生生物产生毒害作用。目前工业废水去除氨氮的方法主要有A/O、A2/O、SBR等的传统生物脱氮工艺，和同步硝化反硝化、短程硝化反硝化、厌氧氨氧化等新型生物脱氮工艺等的生物处理法，以及化学沉淀、折点氯化、吹脱、离子交换、吸附、膜分离等物理化学处理方法等，其中对中低氨氮浓度的废水以生物法应为主，且生物法相对运行成本最低，高浓度氨氮废水往往需要吹脱等物理化学方法辅助。

本文介绍的废水处理厂以预处理+A/O/O的处理工艺，对收集的低氨氮浓度废水进行处理，并通过对运行中碱度、pH值的调节实现稳定排放达标。

2 生物脱氮的过程

笔者废水处理厂采用传统的A/O生物脱氮工艺，其除氮过程主要分为有机氮的氨化、硝化除氨氮阶段和反硝化除总氮过程。其中在硝化阶段，废水中含氮有机物在有氧或无氧环境中被氧化氨氮，氨氮在曝气段有氧的条件下，在亚硝酸细菌和硝酸菌的作用下，转化为硝基氮。

生物脱氮的过程中，有机氮转换为氨氮的过程称之为氨化过程，氨化过程可以在有氧条件下进行，也可以在无氧条件下进行。氨氮转换为硝基氮的过程可以分两个阶段，一是氨氮在有氧的条件下被亚硝化菌氧化为亚硝酸盐氮，二是亚硝酸盐氮在有氧的条件下被氧化或被硝化菌氧化为硝酸盐氮，而硝化菌是自养型好氧微生物，这类微生物是化能自养菌，其利用有机碳化合物如CO，CO2等作为碳源，并通过氨氮的被氧化的反应过程获得生命所需的能量。

反硝化阶段是在缺氧条件下使硝酸盐氮还原转化为氮气排出水体实现脱氮处理的过程，反硝化过程也经两步反应，分别是硝酸盐转化为亚硝酸盐的反应和亚硝酸盐转化为一氧化氮、氧化二氮和氮气的反应。近年来，也有研究发现，氨氮的处理过程中可能还有短程硝化--反硝化以及同步硝化--反硝化的发生，由于这两个过程能够节省大量的能耗及相应缩短运行时间，因此逐渐成为研究的热点和前沿方向。

3 碱度和pH值对生物除氮过程的影响

pH值是水溶液中氢离子活度的负对数，反应水中氢离子浓度值，硝化阶段最适宜的pH值是8.0-8.4，这一pH值条件下，硝化速率，硝化菌最大的比增殖速率可达最大值，pH值低于7时，硝化反应会受到抑制。反硝化菌的最适宜pH值是6.5-7.5，当pH值高于或低于6时，反硝化速率将大幅下降。而硝化反应过程中将释放出H+，致使混和液中H+离子浓度增高，pH值下降。

碱度是指水中所含有的能与强酸发生中和反映的物质的量，主要反应的是水中碳酸氢根、碳酸根等的量。理论上，硝化反应降解1g氨氮，需要消耗7.14g碱度，因此势必会导致系统碱度的下降，运行中需要保持一定的碱度。而反硝化过程以硝酸根和亚硝酸根为电子受体，每还原1g硝酸盐氮会产生3.57g碱度，从而影响系统中的碱度和pH值，对缓冲废水pH值变化产生帮助。

4 工艺设置及水质

某污水处理厂设计处理量250m3/h，采用均质调节+平流隔油+气浮+缺氧+一级好氧+一级沉淀+二级好氧+二级沉淀+高级氧化深度处理的工艺，其脱氮过程为较为传统的生物脱氮工艺，其中一级好氧采用活性污泥法，并设置内回流和外回流，二级好氧采用生物接触氧化工艺强化氨氮去除，增加系统的保险能力。其出水达到《石油炼制工业污染物排放标准GB31570-2015》的表二标准。

5 运行中碱度、pH值控制的必要性

笔者介绍的污水系统实际运行中，经缺氧段处理后的污水在好氧段进口处检测pH小于7.5，甚至多数检测数据pH值小于7，因此需通过对投加氢氧化钠的方法调节曝气池pH值在7.5-8之间，以保证好氧段氨氮硝化过程的反应速率。

笔者介绍的污水场进水中，因多种原因碱度偏低，按50mg/L的进水氨氮浓度计算，完全硝化该部分氨氮需要约357mg/L的碱度，同时笔者污水处理系统中设置硝化液回流工艺，回流比设置为100%，按理想状态计算，全部硝化液回流后通过反硝化除氮过程，可产生碱度约178.5mg/L，因此，去除50mg/L的氨氮大约需要消耗178.5mg的碱度。而污水处理系统进水碱度最高检测值为250mg/L，且进水氨氮最高控制在80mg/L，因此往往出现出口碱度几乎为零，pH值小于7，氨氮去除率不足的情况，因此在实际运行中要求生化系统出水剩余碱度不低于70mg/L，以满足出水氨氮和总氮的有效去除，同时应对生化进水氨氮的波动，因此需要向系统内投加一定的碳酸氢钠来维持一定的碱度。

6 结语

某石化企业污水进水碱度和pH值偏低，为保证和维持污水处理系统除氮能力和氨氮的去除效率，需要根据进出水监测数据，补充一定的氢氧化钠和碳酸氢钠来维持系统的碱度和pH值，保证除氮系统细菌的反应速率和氨氮的去除率。

参考文献：

[1]杨成荫，等.氨氮废水处理技术的研究现状及展望[J].工业水处理，2018（03）：38.

[2]廖传华，等.生物法水处理过程与设备[M].北京：化学工业出版社，2016.

[3]张建丰.活性污泥法工艺控制[M].北京：中国电力出版社，2011.

[4]蒋克勤.污水处理工艺与应用[M].北京：中国石化出版社，2014.