在污水处理领域，酸碱度pH和碱度是两个关键的控制条件，对细菌的正常代谢和污水处理工艺的正常运行起着重要作用。本文详细阐述了pH与碱度的概念、区别与关系，深入分析了酸碱度对硝化作用的影响以及pH下降的原因，旨在为污水处理的实际操作提供理论支持，以实现污水处理的高效与稳定。

关键词

污水处理；酸碱度pH；碱度；硝化作用

一、引言

污水处理是一个复杂的生物化学过程，其中酸碱度pH和碱度是重要的控制参数。细菌的正常代谢需要在适宜的酸碱度环境中进行，而碱度在脱氮工艺等特定环节中发挥着关键作用。了解pH与碱度的特性及其对污水处理过程的影响，对于优化污水处理工艺、提高处理效果具有重要意义。

二、pH与碱度的区别

2.1 pH的概念

pH值，即氢离子浓度指数、酸碱值，是溶液中氢离子活度的一种标度，也是衡量溶液酸碱程度的常用标准。“pH”中的“H”代表氢离子（H⁺），“p”表示把该无量纲量取负对数。pH值是一个“对数单位”，每个数字代表水的酸度10倍的变化，例如水pH为5的酸性是pH为6的水的10倍。

在标准温度和压力下，pH = 7的水溶液呈中性，如纯水。这是因为水自然电离出的氢离子和氢氧根离子浓度的乘积（水的离子积常数）始终是1×10⁻¹⁴，且两种离子的浓度都是1×10⁻⁷mol/L。当pH值小于7时，说明H⁺的浓度大于OH⁻的浓度，溶液酸性强；当pH值大于7时，H⁺的浓度小于OH⁻的浓度，溶液碱性强。所以，pH值愈小，溶液的酸性愈强；pH愈大，溶液的碱性也就愈强。

2.2 碱度的概念

碱度是指水中能与强酸发生中和作用的物质的总量，包括强碱、弱碱、强碱弱酸盐等。天然水中的碱度主要由重碳酸盐（碳酸氢盐）、碳酸盐和氢氧化物引起，其中重碳酸盐是水中碱度的主要形式。引起碱度的污染源主要有造纸、印染、化工、电镀等行业排放的废水，以及洗涤剂、化肥和农药在使用过程中的流失。

碱度和酸度是判断水质和废水处理控制的重要指标，碱度还常用于评价水体的缓冲能力及金属在其中的溶解性和毒性等。在工程实践中，常用总碱度这个定义，一般表征为相当于碳酸钙的浓度值。

2.3 pH与碱度的区别和关系

从概念上看，酸碱度pH和碱度并非同一概念，实际意义也不同，二者并没有很明确的对应关系。碱度相同的水（或溶液），其pH值不一定相同；反之，pH值相同的水（或溶液），其碱度也不一定相同。

这是因为pH值直接反映水中H⁺或OH⁻的含量，而碱度除包括OH⁻外，还包括CO₃²⁻、HCO₃⁻等碱性物质的含量。例如，碱度0.1mol/L的NaOH液，pH = 13；碱度0.1mol/L的NH₃ - H₂O液，pH = 11；碱度0.1mol/L的NaHCO₃液，pH = 8.3。

虽然碱度与pH数值上没有明确的对应关系，但在实践中，碱度越高，相应的pH也越高；碱度越低，相应的pH也越低。同时，碱度越高，对pH溶液的缓冲帮助越大；碱度越低，pH溶液的缓冲能力越低。

三、酸碱度对硝化的影响

3.1 硝化作用与pH的关系

酸碱度pH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），其生物活性最强，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。当pH＜5.0时硝化作用速率接近零。

3.2 pH下降的原因

pH下降的原因主要有两个。一是进水碱度不高，无法提供足够的缓冲能力来中和硝化过程中产生的酸度。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。

如果无强酸排入，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则主要取决于污水中碱度的大小。

四、结论与建议

4.1 结论

在污水处理中，酸碱度pH和碱度是两个不同的概念，它们对污水处理过程有着不同的影响。pH值直接反映溶液的酸碱程度，而碱度则体现了水中能与强酸发生中和作用的物质的总量。二者虽然没有明确的对应关系，但碱度的高低会影响pH值的大小和缓冲能力。

酸碱度pH对硝化作用有着显著的影响，硝化细菌在中性或微碱性条件下生物活性最强，硝化过程迅速。当pH超出适宜范围时，硝化菌的生物活性会受到抑制，硝化速率下降。pH下降的原因主要是进水碱度不高和进水碳源不足。