在污水處理領(lǐng)域，酸堿度pH和堿度是兩個(gè)關(guān)鍵的控制條件，對(duì)細(xì)菌的正常代謝和污水處理工藝的正常運(yùn)行起著重要作用。本文詳細(xì)闡述了pH與堿度的概念、區(qū)別與關(guān)系，深入分析了酸堿度對(duì)硝化作用的影響以及pH下降的原因，旨在為污水處理的實(shí)際操作提供理論支持，以實(shí)現(xiàn)污水處理的高效與穩(wěn)定。

關(guān)鍵詞

污水處理；酸堿度pH；堿度；硝化作用

一、引言

污水處理是一個(gè)復(fù)雜的生物化學(xué)過(guò)程，其中酸堿度pH和堿度是重要的控制參數(shù)。細(xì)菌的正常代謝需要在適宜的酸堿度環(huán)境中進(jìn)行，而堿度在脫氮工藝等特定環(huán)節(jié)中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。了解pH與堿度的特性及其對(duì)污水處理過(guò)程的影響，對(duì)于優(yōu)化污水處理工藝、提高處理效果具有重要意義。

二、pH與堿度的區(qū)別

2.1 pH的概念

pH值，即氫離子濃度指數(shù)、酸堿值，是溶液中氫離子活度的一種標(biāo)度，也是衡量溶液酸堿程度的常用標(biāo)準(zhǔn)?！皃H”中的“H”代表氫離子（H?），“p”表示把該無(wú)量綱量取負(fù)對(duì)數(shù)。pH值是一個(gè)“對(duì)數(shù)單位”，每個(gè)數(shù)字代表水的酸度10倍的變化，例如水pH為5的酸性是pH為6的水的10倍。

在標(biāo)準(zhǔn)溫度和壓力下，pH = 7的水溶液呈中性，如純水。這是因?yàn)樗匀浑婋x出的氫離子和氫氧根離子濃度的乘積（水的離子積常數(shù)）始終是1×10?1?，且兩種離子的濃度都是1×10??mol/L。當(dāng)pH值小于7時(shí)，說(shuō)明H?的濃度大于OH?的濃度，溶液酸性強(qiáng)；當(dāng)pH值大于7時(shí)，H?的濃度小于OH?的濃度，溶液堿性強(qiáng)。所以，pH值愈小，溶液的酸性愈強(qiáng)；pH愈大，溶液的堿性也就愈強(qiáng)。

2.2 堿度的概念

堿度是指水中能與強(qiáng)酸發(fā)生中和作用的物質(zhì)的總量，包括強(qiáng)堿、弱堿、強(qiáng)堿弱酸鹽等。天然水中的堿度主要由重碳酸鹽（碳酸氫鹽）、碳酸鹽和氫氧化物引起，其中重碳酸鹽是水中堿度的主要形式。引起堿度的污染源主要有造紙、印染、化工、電鍍等行業(yè)排放的廢水，以及洗滌劑、化肥和農(nóng)藥在使用過(guò)程中的流失。

堿度和酸度是判斷水質(zhì)和廢水處理控制的重要指標(biāo)，堿度還常用于評(píng)價(jià)水體的緩沖能力及金屬在其中的溶解性和毒性等。在工程實(shí)踐中，常用總堿度這個(gè)定義，一般表征為相當(dāng)于碳酸鈣的濃度值。

2.3 pH與堿度的區(qū)別和關(guān)系

從概念上看，酸堿度pH和堿度并非同一概念，實(shí)際意義也不同，二者并沒(méi)有很明確的對(duì)應(yīng)關(guān)系。堿度相同的水（或溶液），其pH值不一定相同；反之，pH值相同的水（或溶液），其堿度也不一定相同。

這是因?yàn)閜H值直接反映水中H?或OH?的含量，而堿度除包括OH?外，還包括CO?2?、HCO??等堿性物質(zhì)的含量。例如，堿度0.1mol/L的NaOH液，pH = 13；堿度0.1mol/L的NH? - H?O液，pH = 11；堿度0.1mol/L的NaHCO?液，pH = 8.3。

雖然堿度與pH數(shù)值上沒(méi)有明確的對(duì)應(yīng)關(guān)系，但在實(shí)踐中，堿度越高，相應(yīng)的pH也越高；堿度越低，相應(yīng)的pH也越低。同時(shí)，堿度越高，對(duì)pH溶液的緩沖幫助越大；堿度越低，pH溶液的緩沖能力越低。

三、酸堿度對(duì)硝化的影響

3.1 硝化作用與pH的關(guān)系

酸堿度pH是影響硝化作用的重要因素。硝化細(xì)菌對(duì)pH反應(yīng)很敏感，在pH中性或微堿性條件下（pH為8～9的范圍內(nèi)），其生物活性最強(qiáng)，硝化過(guò)程迅速。

當(dāng)pH＞9.6或＜6.0時(shí)，硝化菌的生物活性將受到抑制并趨于停止。若pH＞9.6時(shí)，雖然NH??轉(zhuǎn)化為NO??和NO??的過(guò)程仍然異常迅速，但從NH??的電離平衡關(guān)系可知，NH?的濃度會(huì)迅速增加。由于硝化菌對(duì)NH?極敏感，結(jié)果會(huì)影響到硝化作用速率。

在酸性條件下，當(dāng)pH＜7.0時(shí)硝化作用速度減慢，pH＜6.5硝化作用速度顯著減慢，硝化速率將明顯下降。當(dāng)pH＜5.0時(shí)硝化作用速率接近零。

3.2 pH下降的原因

pH下降的原因主要有兩個(gè)。一是進(jìn)水堿度不高，無(wú)法提供足夠的緩沖能力來(lái)中和硝化過(guò)程中產(chǎn)生的酸度。二是進(jìn)水碳源不足，無(wú)法補(bǔ)充硝化消耗的一半的堿度。

由硝化方程式可知，隨著NH? - N被轉(zhuǎn)化成NO?? - N，會(huì)產(chǎn)生部分礦化酸度H?，這部分酸度將消耗部分堿度。每克NH? - N轉(zhuǎn)化成NO?? - N約消耗7.14g堿度（以CaCO?計(jì)）。因而當(dāng)污水中的堿度不足而TKN負(fù)荷又較高時(shí)，便會(huì)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。

如果無(wú)強(qiáng)酸排入，正常的城市污水應(yīng)該是偏堿性的，即pH一般都大于7.0，此時(shí)的pH則主要取決于污水中堿度的大小。

四、結(jié)論與建議

4.1 結(jié)論

在污水處理中，酸堿度pH和堿度是兩個(gè)不同的概念，它們對(duì)污水處理過(guò)程有著不同的影響。pH值直接反映溶液的酸堿程度，而堿度則體現(xiàn)了水中能與強(qiáng)酸發(fā)生中和作用的物質(zhì)的總量。二者雖然沒(méi)有明確的對(duì)應(yīng)關(guān)系，但堿度的高低會(huì)影響pH值的大小和緩沖能力。

酸堿度pH對(duì)硝化作用有著顯著的影響，硝化細(xì)菌在中性或微堿性條件下生物活性最強(qiáng)，硝化過(guò)程迅速。當(dāng)pH超出適宜范圍時(shí)，硝化菌的生物活性會(huì)受到抑制，硝化速率下降。pH下降的原因主要是進(jìn)水堿度不高和進(jìn)水碳源不足。