活性污泥降解氨氮过程中碱度和碱量控制研究及应用

段付岗

（陕西煤化能源有限公司，陕西华县 714100）

[摘要] 结合陕西煤化能源有限公司甲醇污水站QWSTN工艺和陕西陕化煤化工集团有限公司合成氨污水站SBR工艺的运行实际，研究活性污泥降解氨氮的过程中碱度和碱量的关系，并提出生产实践中的参考数据和调控原则，以及两家公司各自的调控方向。

[关键词] 污水处理；活性污泥；氨氮降解；碱度；碱量；氢氧化钠；控制手段

[中图分类号] X 172 [文献标志码] B [文章编号] 1004-9932（2017）04-0036-03

1 概述

陕西煤化能源有限公司（以下简称陕煤化公司）600 kt/a甲醇装置配套建设了1套处理量330 m³/h的污水处理站，采用倍增复合式强化生物脱碳脱氮法（QWSTN法）处理甲醇装置生产中的工业污水。2014年9月该污水站投入试运行，2015年2月出水合格，同年11月实现达产达标，最高处理水量达到350 m³/h；2016年4月甲醇装置实施污水源头控制后，污水站的处理负荷一直维持在180～220 m³/h，即可处理完甲醇装置的所有工业污水和生活污水。

陕西陕化煤化工集团有限公司（以下简称陕化集团）拥有2×300 kt/a合成氨装置和520 kt/a尿素装置，配套建设有1套处理量320 m³/h污水处理站，采用序列间歇式活性污泥法（SBR法）处理合成氨和尿素装置的工业污水。2012年11月该污水站开始试运行，2014年5月实现达产达标，出水质量符合《黄河流域（陕西段）污水综合排放标准》（DB61/224—2011），即氨氮≤12 mg/L、COD≤50 mg/L。目前，该污水站处理水量为250～280 m³/h，既可处理完所有合成氨和尿素装置的高氨氮污水，还可处理完陕化集团老尿素装置的尿素污水和陕西比迪欧化工有限公司丁二醇装置的污水。

尽管陕煤化公司与陕化集团所采用的污水处理方法不太相同，但均属于活性污泥法处理工艺，即利用活性污泥降解污水中的氨氮和有机物等，工作原理基本相同。降解氨氮时，陕煤化公司采用固体片碱（99%NaOH）经水溶解后添加在好氧反应器内，陕化集团则直接将液碱（30%NaOH）添加在SBR池内。在活性污泥法中，大多数企业都要通过添加NaOH来调整降解环境，以利于活性污泥更好地降解氨氮。

众所周知，利用活性污泥法处理污水时，硝化过程中每降解1 mg/L氨氮需消耗7.14 mg/L碳酸钙碱度；反硝化过程中每还原1 mg/L氨氮将释放出3.57 mg/L碳酸钙碱度。这里所提到的碱度均是以CaCO₃计，而实际生产中污水站多是添加NaOH来调节碱度的。那么，为什么检测时碱度要以CaCO₃计，处理污水时却用NaOH溶液调节碱度，二者之间有什么关系？如何换算？其实，这些问题不只是污水处理岗位的操作工人不清楚，即便是一些污水专业的技术人员也心存疑虑。因此，我们有必要研究与探讨污水中碱度和碱量的关系，并据此提出相应的控制手段，以利于指导生产实践。

2 碱度和碱量的关系

2.1 碳酸钙碱度和氢氧化钠碱度的关系

碱度是指单位体积溶液中和酸的能力，即将溶液调至中性所需消耗的酸量。通常，碱度以碳酸钙（CaCO₃）计，但其可以和氢氧化钠（NaOH）碱度进行换算。

NaOH和CaCO₃中和酸的离子方程式为：

OH^-+H⁺==H₂O

CO2- 3+2H⁺==CO₂+H₂O

由以上2个反应式可知，1个CO₃^2-能消耗2个H⁺，即NaOH溶液中的1个OH^-相当于0.5个CO₃^2-，亦即1 mol/L氢氧化钠碱度相当于0.5 mol/L碳酸钙碱度。据此对氢氧化钠碱度与碳酸钙碱度进行换算，即40 g/L氢氧化钠碱度与0.5×100=50 g/L碳酸钙碱度相当，亦即1 mg/L碳酸钙碱度相当于0.8 mg/L氢氧化钠碱度。

2.2 氨氮降解与氢氧化钠碱度的关系

在硝化过程中，每降解1 mg/L氨氮需消耗7.14 mg/L碳酸钙碱度；而在反硝化过程中，每还原1 mg/L氨氮将释放出3.57 mg/L碳酸钙碱度。即在硝化和反硝化过程中，共需消耗3.57 mg/L碳酸钙碱度。

换而言之，在硝化过程中，每降解1 mg/L氨氮需消耗5.712 mg/L氢氧化钠碱度；在反硝化过程中，每还原1 mg/L氨氮将释放出2.856 mg/L氢氧化钠碱度。即在活性污泥降解和还原氨氮的过程中，共需消耗2.856 mg/L氢氧化钠碱度。

更多内容详见《中氮肥》2017年第4期