淺談污水處理過程中pH值的應用

曾志江，張偉玲

（1. 深圳市寶安環保局，廣東 深圳 518000；2. 深圳市環新環保技術有限公司，廣東 深圳 518000）

pH亦叫氫離子活度指數，是溶液中氫離子活度的一種標度，也就是通常意義上溶液酸堿程度的衡量標準。pH值越趨向于0表示溶液酸性越強，反之，越趨向于14表示溶液堿性越強；在常溫下，pH＝7的溶液為中性溶液。常見的污水處理方法有物理法、化學法、物理化學法、生物法。在這些處理方法中有許多化學反應需要在特定的 pH值下進行，否則得不到所期望的產物。

1 pH值對物理化學法的影響

用于污水處理的物理化學法包括混凝、氣浮、吸附、磁吸附、電化學法等，其中氣浮法、混凝沉淀法較為常用。混凝沉淀法是對不溶態污染物的分離技術，指在混凝劑的作用下，使廢水中的膠體與細微懸浮物凝聚成絮凝體，然后予以分離除去的水處理法。混凝沉淀法在給水與廢水處理中的應用非常廣泛，它既可降低原水的濁度、色度等感觀水質指標，又可以去除多種有毒有害污染物。廢水處理的混凝劑有無機金屬鹽類與有機高分子聚合物兩大類，前者主要有鐵系與鋁系等高價金屬鹽，可分為普通鐵、鋁鹽與堿化聚合鹽；后者則分為人工合成與天然兩類。混凝法的主要設備有完成混凝劑與原水混合的混合槽和反應過程的反應池，以及完成水與絮凝體分離的沉降池等。水的 pH值對混凝的影響程度視混凝劑的品種而異。用硫酸鋁去除水中濁度時，最佳pH值范圍在6.5～7.5之間；用于除色度時，pH值在4.5～5之間；用三價鐵鹽時，最佳pH值范圍在6.0～8.4之間，比硫酸鋁微寬。如用硫酸亞鐵，只有在pH＞8.5和水中有足夠溶解氧時，才能迅速形成Fe3＋，這就使設備和操作較復雜。為此，常采用加氯氧化的方法。

高分子混凝劑尤其是有機高分子混凝劑，混凝的效果受pH值的影響較小。從鋁鹽和鐵鹽的水解反應式可以看出，水解過程中不斷產生H+必將使水的pH值下降。要使pH值保持在最佳的范圍內，應有堿性物質與其中和。當原水中堿度充分時，不致于影響混凝效果；但當原水中堿度不足或混凝劑投量較大時，水的pH值將大幅度下降，影響混凝效果。此時，應投加石灰或重碳酸鈉等。

2 pH值對化學法的影響

在油田污水處理中，化學法主要用于含油污水的深度處理，包括化學破乳法、化學氧化法（空氣氧化法、臭氧氧化法、氯氧化法、雙氧水氧化法、Fenton試劑氧化法、KmnO4氧化法、K2FeO4氧化法）、光化學氧化法等。目前研究與應用較多的主要有Fenton試劑氧化法和K2FeO4氧化法。Fenton試劑氧化法是利用H2O和FeSO4按一定的比例混合得到氧化性極強的藥劑來處理含油污水，具有氧化和混凝的雙重效果。根據實驗與實踐應用的效果，認為在pH≤3時處理效果最好。COD去除率達到90%以上，平均脫色率也在95%以上。張鐵鍇等應用Fenton法處理含聚合物油田污水，觀察了初始 pH值對聚丙烯酰胺去除率的影響，從表1中可以看出，pH＝3.0時去除率最高，pH值過高或過低都達不到理想的處理效果。

表1 初始pH值對Fenton試劑去除聚丙烯酰胺的影響

K2FeO4氧化法是近幾年發展起來的高效水處理方法，K2FeO4的標準電極電位為1.90 V，比高錳酸鉀等具有更強的氧化性，可去除水體中的有機污染物和重金屬，并能脫色、脫臭等。陳穎等使用高鐵酸鉀處理含聚合物油田污水，觀察 pH值對處理效果的影響，在低pH值條件下氧化降解率高，但pH值＜2時，降解率又會降低；一般將pH值控制在3左右，從而可獲得良好的降解效果。

3 pH值對生物處理法的影響

生物法處理廢水分為好氧生物法和厭氧生物法。廢水厭氧生物處理是指在無分子氧條件下通過厭氧微生物（包括兼氧微生物）的作用，將廢水中的各種復雜有機物分解轉化成甲烷和二氧化碳等物質的過程，也稱為厭氧消化。好氧生物法在有氧的條件下利用好氧微生物的新陳代謝作用，將廢水中的各種復雜有機物氧化分解為二氧化碳和水。

3.1 pH對好氧生物處理的影響

影響好氧生物處理的因素主要是營養物、溫度、pH、水中的溶解氧、毒物和廢水中有機物的性質等。一般好氧微生物的最佳pH在6.5～9之間；pH＜4.5時，真菌將占優勢，引起污泥膨脹，這時可采取投加石灰、控制進水量和減少曝氣來抑制污泥膨脹。

3.2 pH對厭氧微生物的影響

厭氧消化過程劃分為3個連續的階段：水解酸化階段、產氫產乙酸階段和產甲烷階段。第一階段為水解酸化階段。復雜的大分子、不溶性有機物先在細胞外酶的作用下水解為小分子。溶解性有機物滲入細胞體內，分解產生揮發性有機酸、醇類、醛類等。第二階段為產氫產乙酸階段。在產氫產乙酸細菌的作用下，第一階段產生的各種有機酸被分解轉化為乙酸和H2、碳酸以及新的細胞物質。第三階段為產甲烷階段。產甲烷細菌將乙酸、乙酸鹽、CO2和H2等轉化為甲烷、二氧化碳和新的細胞物質。

厭氧法對環境條件的要求比好氧法更嚴格，控制厭氧處理效率的基本因素有兩類：一類是基礎因素，包括微生物量（污泥濃度）、營養比、混合接觸狀況、有機負荷等；另一類是環境因素，如溫度、pH值、氧化還原電位、有毒物質等。產甲烷細菌是決定厭氧消化效率和成敗的主要微生物，產甲烷階段是厭氧過程速率的限制步驟。每種微生物可在一定的 pH值范圍內活動，產酸細菌對酸堿度不及甲烷細菌敏感，其適宜的 pH值范圍較廣，在4.5～8.0之間。產甲烷菌要求環境介質pH值在中性附近，最適宜pH值為7.0～7.2，pH6.6～7.4較為適宜。在厭氧法處理廢水的應用中，由于產酸和產甲烷大多在同一構筑物內進行，故為了維持平衡，避免過多的酸積累，常保持反應器內的pH值在6.5～7.5（最好在6.8～7.2）的范圍內。

pH對產甲烷菌活性影響甲烷細菌生長最適宜的pH值范圍約為6.8～7.2之間，如果pH值低于6或者高于8，生長繁殖將大受影響。

4 結束語

pH在污水處理中發揮著至關重要的作用，只有充分考慮pH對各種處理方法的影響，選擇適合的pH值范圍，才能達到最好的處理效果。

1 李 輝、洪 濤.污水處理過程中 pH 值控制方法的研究［J］.電子科技大學學報，2003（06）

2 張榮標.污水處理中pH值微電腦自動控制系統［J］.環境工程，1994（03）

3 陳 平、李亞峰、崔紅梅、趙艷紅.pH值對油田污水處理的影響［J］.遼寧化工，2006（08）

4 汪慧貞、王紹貴.pH值對污水處理廠磷回收的影響［J］.北京建筑工程學院學報，2004（04）