淺談某石化廢水處理堿度、pH值調(diào)節(jié)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(diào)節(jié)，最終實現(xiàn)氨氮去除率達(dá)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(diào)節(jié)的必要性進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：氨氮;硝化細(xì)菌;堿度;pH值

1 導(dǎo)言

氨氮是石化企業(yè)生產(chǎn)廢水的主要污染物之一，自然水體中氨氮的高耗氧量會導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化，形成“水華”和“赤潮”，對水生生物產(chǎn)生毒害作用。目前工業(yè)廢水去除氨氮的方法主要有A/O、A2/O、SBR等的傳統(tǒng)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(xué)沉淀、折點氯化、吹脫、離子交換、吸附、膜分離等物理化學(xué)處理方法等，其中對中低氨氮濃度的廢水以生物法應(yīng)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(xué)方法輔助。

本文介紹的廢水處理廠以預(yù)處理+A/O/O的處理工藝，對收集的低氨氮濃度廢水進(jìn)行處理，并通過對運行中堿度、pH值的調(diào)節(jié)實現(xiàn)穩(wěn)定排放達(dá)標(biāo)。

2 生物脫氮的過程

筆者廢水處理廠采用傳統(tǒng)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(huán)境中被氧化氨氮，氨氮在曝氣段有氧的條件下，在亞硝酸細(xì)菌和硝酸菌的作用下，轉(zhuǎn)化為硝基氮。

生物脫氮的過程中，有機氮轉(zhuǎn)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(jìn)行，也可以在無氧條件下進(jìn)行。氨氮轉(zhuǎn)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(yǎng)型好氧微生物，這類微生物是化能自養(yǎng)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(yīng)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(zhuǎn)化為氮氣排出水體實現(xiàn)脫氮處理的過程，反硝化過程也經(jīng)兩步反應(yīng)，分別是硝酸鹽轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽的反應(yīng)和亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化為一氧化氮、氧化二氮和氮氣的反應(yīng)。近年來，也有研究發(fā)現(xiàn)，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(fā)生，由于這兩個過程能夠節(jié)省大量的能耗及相應(yīng)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(fù)對數(shù)，反應(yīng)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(dá)最大值，pH值低于7時，硝化反應(yīng)會受到抑制。反硝化菌的最適宜pH值是6.5-7.5，當(dāng)pH值高于或低于6時，反硝化速率將大幅下降。而硝化反應(yīng)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(fā)生中和反映的物質(zhì)的量，主要反應(yīng)的是水中碳酸氫根、碳酸根等的量。理論上，硝化反應(yīng)降解1g氨氮，需要消耗7.14g堿度，因此勢必會導(dǎo)致系統(tǒng)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(chǎn)生3.57g堿度，從而影響系統(tǒng)中的堿度和pH值，對緩沖廢水pH值變化產(chǎn)生幫助。

4 工藝設(shè)置及水質(zhì)

某污水處理廠設(shè)計處理量250m3/h，采用均質(zhì)調(diào)節(jié)+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(tǒng)的生物脫氮工藝，其中一級好氧采用活性污泥法，并設(shè)置內(nèi)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(tǒng)的保險能力。其出水達(dá)到《石油煉制工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)GB31570-2015》的表二標(biāo)準(zhǔn)。

5 運行中堿度、pH值控制的必要性

筆者介紹的污水系統(tǒng)實際運行中，經(jīng)缺氧段處理后的污水在好氧段進(jìn)口處檢測pH小于7.5，甚至多數(shù)檢測數(shù)據(jù)pH值小于7，因此需通過對投加氫氧化鈉的方法調(diào)節(jié)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(yīng)速率。

筆者介紹的污水場進(jìn)水中，因多種原因堿度偏低，按50mg/L的進(jìn)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(tǒng)中設(shè)置硝化液回流工藝，回流比設(shè)置為100%，按理想狀態(tài)計算，全部硝化液回流后通過反硝化除氮過程，可產(chǎn)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(tǒng)進(jìn)水堿度最高檢測值為250mg/L，且進(jìn)水氨氮最高控制在80mg/L，因此往往出現(xiàn)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(tǒng)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(yīng)對生化進(jìn)水氨氮的波動，因此需要向系統(tǒng)內(nèi)投加一定的碳酸氫鈉來維持一定的堿度。

6 結(jié)語

某石化企業(yè)污水進(jìn)水堿度和pH值偏低，為保證和維持污水處理系統(tǒng)除氮能力和氨氮的去除效率，需要根據(jù)進(jìn)出水監(jiān)測數(shù)據(jù)，補充一定的氫氧化鈉和碳酸氫鈉來維持系統(tǒng)的堿度和pH值，保證除氮系統(tǒng)細(xì)菌的反應(yīng)速率和氨氮的去除率。

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