淺談污水處理過(guò)程中pH值的應(yīng)用

曾志江，張偉玲

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

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

1 pH值對(duì)物理化學(xué)法的影響

用于污水處理的物理化學(xué)法包括混凝、氣浮、吸附、磁吸附、電化學(xué)法等，其中氣浮法、混凝沉淀法較為常用?；炷恋矸ㄊ菍?duì)不溶態(tài)污染物的分離技術(shù)，指在混凝劑的作用下，使廢水中的膠體與細(xì)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(yīng)用非常廣泛，它既可降低原水的濁度、色度等感觀(guān)水質(zhì)指標(biāo)，又可以去除多種有毒有害污染物。廢水處理的混凝劑有無(wú)機(jī)金屬鹽類(lèi)與有機(jī)高分子聚合物兩大類(lèi)，前者主要有鐵系與鋁系等高價(jià)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(lèi)?；炷ǖ闹饕O(shè)備有完成混凝劑與原水混合的混合槽和反應(yīng)過(guò)程的反應(yīng)池，以及完成水與絮凝體分離的沉降池等。水的 pH值對(duì)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(shí)，最佳pH值范圍在6.5～7.5之間；用于除色度時(shí)，pH值在4.5～5之間；用三價(jià)鐵鹽時(shí)，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(shí)，才能迅速形成Fe3＋，這就使設(shè)備和操作較復(fù)雜。為此，常采用加氯氧化的方法。

高分子混凝劑尤其是有機(jī)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(yīng)式可以看出，水解過(guò)程中不斷產(chǎn)生H+必將使水的pH值下降。要使pH值保持在最佳的范圍內(nèi)，應(yīng)有堿性物質(zhì)與其中和。當(dāng)原水中堿度充分時(shí)，不致于影響混凝效果；但當(dāng)原水中堿度不足或混凝劑投量較大時(shí)，水的pH值將大幅度下降，影響混凝效果。此時(shí)，應(yīng)投加石灰或重碳酸鈉等。

2 pH值對(duì)化學(xué)法的影響

在油田污水處理中，化學(xué)法主要用于含油污水的深度處理，包括化學(xué)破乳法、化學(xué)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(xué)氧化法等。目前研究與應(yīng)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(qiáng)的藥劑來(lái)處理含油污水，具有氧化和混凝的雙重效果。根據(jù)實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐應(yīng)用的效果，認(rèn)為在pH≤3時(shí)處理效果最好。COD去除率達(dá)到90%以上，平均脫色率也在95%以上。張鐵鍇等應(yīng)用Fenton法處理含聚合物油田污水，觀(guān)察了初始 pH值對(duì)聚丙烯酰胺去除率的影響，從表1中可以看出，pH＝3.0時(shí)去除率最高，pH值過(guò)高或過(guò)低都達(dá)不到理想的處理效果。

表1 初始pH值對(duì)Fenton試劑去除聚丙烯酰胺的影響

K2FeO4氧化法是近幾年發(fā)展起來(lái)的高效水處理方法，K2FeO4的標(biāo)準(zhǔn)電極電位為1.90 V，比高錳酸鉀等具有更強(qiáng)的氧化性，可去除水體中的有機(jī)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(guān)察 pH值對(duì)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(shí)，降解率又會(huì)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(duì)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(wú)分子氧條件下通過(guò)厭氧微生物（包括兼氧微生物）的作用，將廢水中的各種復(fù)雜有機(jī)物分解轉(zhuǎn)化成甲烷和二氧化碳等物質(zhì)的過(guò)程，也稱(chēng)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(fù)雜有機(jī)物氧化分解為二氧化碳和水。

3.1 pH對(duì)好氧生物處理的影響

影響好氧生物處理的因素主要是營(yíng)養(yǎng)物、溫度、pH、水中的溶解氧、毒物和廢水中有機(jī)物的性質(zhì)等。一般好氧微生物的最佳pH在6.5～9之間；pH＜4.5時(shí)，真菌將占優(yōu)勢(shì)，引起污泥膨脹，這時(shí)可采取投加石灰、控制進(jìn)水量和減少曝氣來(lái)抑制污泥膨脹。

3.2 pH對(duì)厭氧微生物的影響

厭氧消化過(guò)程劃分為3個(gè)連續(xù)的階段：水解酸化階段、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段和產(chǎn)甲烷階段。第一階段為水解酸化階段。復(fù)雜的大分子、不溶性有機(jī)物先在細(xì)胞外酶的作用下水解為小分子。溶解性有機(jī)物滲入細(xì)胞體內(nèi)，分解產(chǎn)生揮發(fā)性有機(jī)酸、醇類(lèi)、醛類(lèi)等。第二階段為產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段。在產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細(xì)菌的作用下，第一階段產(chǎn)生的各種有機(jī)酸被分解轉(zhuǎn)化為乙酸和H2、碳酸以及新的細(xì)胞物質(zhì)。第三階段為產(chǎn)甲烷階段。產(chǎn)甲烷細(xì)菌將乙酸、乙酸鹽、CO2和H2等轉(zhuǎn)化為甲烷、二氧化碳和新的細(xì)胞物質(zhì)。

厭氧法對(duì)環(huán)境條件的要求比好氧法更嚴(yán)格，控制厭氧處理效率的基本因素有兩類(lèi)：一類(lèi)是基礎(chǔ)因素，包括微生物量（污泥濃度）、營(yíng)養(yǎng)比、混合接觸狀況、有機(jī)負(fù)荷等；另一類(lèi)是環(huán)境因素，如溫度、pH值、氧化還原電位、有毒物質(zhì)等。產(chǎn)甲烷細(xì)菌是決定厭氧消化效率和成敗的主要微生物，產(chǎn)甲烷階段是厭氧過(guò)程速率的限制步驟。每種微生物可在一定的 pH值范圍內(nèi)活動(dòng)，產(chǎn)酸細(xì)菌對(duì)酸堿度不及甲烷細(xì)菌敏感，其適宜的 pH值范圍較廣，在4.5～8.0之間。產(chǎn)甲烷菌要求環(huán)境介質(zhì)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(yīng)用中，由于產(chǎn)酸和產(chǎn)甲烷大多在同一構(gòu)筑物內(nèi)進(jìn)行，故為了維持平衡，避免過(guò)多的酸積累，常保持反應(yīng)器內(nèi)的pH值在6.5～7.5（最好在6.8～7.2）的范圍內(nèi)。

pH對(duì)產(chǎn)甲烷菌活性影響甲烷細(xì)菌生長(zhǎng)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(zhǎng)繁殖將大受影響。

4 結(jié)束語(yǔ)

pH在污水處理中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，只有充分考慮pH對(duì)各種處理方法的影響，選擇適合的pH值范圍，才能達(dá)到最好的處理效果。

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

2 張榮標(biāo).污水處理中pH值微電腦自動(dòng)控制系統(tǒng)［J］.環(huán)境工程，1994（03）

3 陳 平、李亞峰、崔紅梅、趙艷紅.pH值對(duì)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(duì)污水處理廠(chǎng)磷回收的影響［J］.北京建筑工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2004（04）