污水处理|硝化反应为什么需要投加碱度？怎么计算与监测？

污水处理中的硝化反应是指硝化细菌将污水中的氨氮（NH3-N）转化为亚硝酸盐氮（NO2-N）和硝酸盐氮（NO3-N）的过程。硝化反应是污水处理过程中重要的一步，因为氨氮在水中可以转化为亚硝酸盐氮和硝酸盐氮，这些物质对人类和环境都有害，其中碱度是硝化作用的重要影响因素。

碱度的外在表现就是PH的高低，pH值酸碱度是影响硝化作用的重要因素。硝化细菌对pH反应很敏感，在pH中性或微碱性条件下（pH为8～9的范围内），其生物活性强，硝化过程迅速。

当pH＞9.6或＜6.0时，硝化菌的生物活性将受到抑制并趋于停止。

若pH＞9.6时，虽然NH4+转化为NO2-和NO3-的过程仍然异常迅速，但是从NH4的电离平衡关系可知，NH3的浓度会迅速增加。由于硝化菌对NH3极敏感，结果会影响到硝化作用速率。

在酸性条件下，当pH＜7.0时硝化作用速度减慢， pH＜6.5硝化作用速度显著减慢，硝化速率将明显下降。pH＜5.0时硝化作用速率接近零。

pH下降的原因有两个，一是进水碱度不高。二是进水碳源不足，无法补充硝化消耗的一半的碱度。

由硝化方程式可知，随着NH3-N被转化成NO3-N，会产生部分矿化酸度H+，这部分酸度将消耗部分碱度，每克NH3-N转化成NO3-N约消耗7.14g碱度(以CaCO3计)。因而当污水中的碱度不足而TKN负荷又较高时，便会耗尽污水中的碱度，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。

如果无强酸排人，正常的城市污水应该是偏碱性的，即pH一般都大于7.0，此时的pH则主要取决于人流污水中碱度的大小。

所以，在生物硝化反应器中，应尽量控制混合液pH＞7.0，制pH＞7.0，是生物硝化系统顺利进行的前提。而要准确控制pH，pH＜6.5时，则必须向污水中加碱。应进行碱度核算。

在硝化过程中需要消耗一定量的碱度，如果污水中没有足够的碱度，硝化反应将导致pH值的下降，使反应速率减缓，所以硝化反应要顺利进行就必须使污水中的碱度大于硝化所需的碱度。

在实际工程应用中，对于典型的城市污水，进水中NH3-N浓度一般为20～40mg／L（TKN约50～60mg／L），碱度约200mg／L(以Na2CO3计)左右。

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