經常(chang)有人搞混堿度與pH的關(guan)系，堿度與pH并不(bu)是一個(ge)概念，實際意義也不(bu)同(tong)(tong)，堿度說明的是緩沖能力，pH則是酸堿性的直接表(biao)現！帶(dai)你了(le)解一下這兩個(ge)概念的不(bu)同(tong)(tong)之處(chu)，以及對水處(chu)理的影響。
1、什么是(shi)pH？
pH值，亦稱氫(qing)(qing)離子濃度(du)(du)指數、酸堿值，是溶(rong)液中氫(qing)(qing)離子活度(du)(du)的(de)(de)一種(zhong)標度(du)(du)，也就是通常意義上溶(rong)液酸堿程度(du)(du)的(de)(de)衡量標準。“pH"中的(de)(de)“H"代表(biao)氫(qing)(qing)離子（H+），而"p"的(de)(de)來(lai)源則有多種(zhong)說(shuo)，引用化學界的(de)(de)概(gai)念是把p加在無量綱量前面(mian)表(biao)示該量的(de)(de)負對數。
pH值其實是一個(ge)“對數(shu)單位(wei)”。每個(ge)數(shu)字代表(biao)水(shui)(shui)的酸度10倍(bei)的變化。水(shui)(shui)pH為5等(deng)于10倍(bei)具有pH為6的水(shui)(shui)的酸性(xing)。
在標準溫度(du)(du)和(he)壓力下，pH=7的(de)(de)(de)(de)水溶液(ye)(ye)（如：純水為(wei)中性(xing)，這是(shi)(shi)因為(wei)水在標準溫度(du)(du)和(he)壓力下自(zi)然電離(li)出的(de)(de)(de)(de)氫離(li)子(zi)和(he)氫氧根離(li)子(zi)濃(nong)度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)乘積（水的(de)(de)(de)(de)離(li)子(zi)積常數始(shi)終是(shi)(shi)1×10-14，且(qie)兩種離(li)子(zi)的(de)(de)(de)(de)濃(nong)度(du)(du)都是(shi)(shi)1×10-7moL，pH值小于(yu)(yu)7說明H+的(de)(de)(de)(de)濃(nong)度(du)(du)大(da)(da)于(yu)(yu)OH-的(de)(de)(de)(de)濃(nong)度(du)(du)，故溶液(ye)(ye)酸性(xing)強(qiang)，而pH值大(da)(da)于(yu)(yu)7則說明H+的(de)(de)(de)(de)濃(nong)度(du)(du)小于(yu)(yu)OH-的(de)(de)(de)(de)濃(nong)度(du)(du)，故溶液(ye)(ye)堿性(xing)強(qiang)。所以pH值愈小，溶液(ye)(ye)的(de)(de)(de)(de)酸性(xing)愈強(qiang)；pH愈大(da)(da)，溶液(ye)(ye)的(de)(de)(de)(de)堿性(xing)也就愈強(qiang)。
2、什(shen)么是(shi)堿(jian)度？
堿度是(shi)(shi)指水(shui)(shui)中能(neng)與強酸(suan)發生中和(he)作用的(de)物(wu)(wu)質的(de)總量(liang)。這類(lei)物(wu)(wu)質包括(kuo)強堿、弱(ruo)(ruo)堿、強堿弱(ruo)(ruo)酸(suan)鹽(yan)(yan)(yan)等(deng)。天(tian)然水(shui)(shui)中的(de)堿度主(zhu)要(yao)是(shi)(shi)由重碳酸(suan)鹽(yan)(yan)(yan)（bicarbonate，碳酸(suan)氫(qing)(qing)鹽(yan)(yan)(yan)，下同(tong)）、碳酸(suan)鹽(yan)(yan)(yan)和(he)氫(qing)(qing)氧化(hua)物(wu)(wu)引(yin)起(qi)的(de)，其中重碳酸(suan)鹽(yan)(yan)(yan)是(shi)(shi)水(shui)(shui)中堿度的(de)主(zhu)要(yao)形式。引(yin)起(qi)堿度的(de)污染源(yuan)主(zhu)要(yao)是(shi)(shi)造(zao)紙、印染、化(hua)工(gong)、電鍍等(deng)行業排放的(de)廢水(shui)(shui)及洗(xi)滌劑(ji)、化(hua)肥和(he)農藥在使用過程中的(de)流(liu)失。
堿度和(he)酸度是(shi)判斷(duan)水(shui)(shui)質(zhi)和(he)廢(fei)水(shui)(shui)處(chu)理控(kong)制的(de)重(zhong)要指標。堿度也常用于(yu)評(ping)價水(shui)(shui)體的(de)緩沖能力及金(jin)屬在其(qi)中的(de)溶解性和(he)毒性等。工程(cheng)中用得更(geng)多的(de)是(shi)總堿度這個定義，一(yi)般表征(zheng)為相(xiang)當(dang)于(yu)碳(tan)酸鈣的(de)濃度值。
3、pH值與堿度的關(guan)系
兩(liang)種并沒有很明確的對應關系，堿度(du)相(xiang)同(tong)的水（或溶(rong)液），其pH值不一定相(xiang)同(tong)。反之(zhi)，pH值相(xiang)同(tong)的水（或溶(rong)液），其堿度(du)也不一定相(xiang)同(tong)。
原因是pH值直接反映水(shui)中H+或OH-的含(han)量(liang)，而堿(jian)(jian)度(du)(du)除包(bao)括OH-外(wai)，還包(bao)括CO3-2、HCO3-等堿(jian)(jian)性物(wu)質的含(han)量(liang)。如：堿(jian)(jian)度(du)(du)0.1mmol/L的NaOH液，pH=13；堿(jian)(jian)度(du)(du)0.1mmol/L的NH3-H2O液，pH=11；堿(jian)(jian)度(du)(du)0.1mmol/L的NaHCO3液，pH=8.3。
雖然(ran)堿(jian)(jian)度(du)(du)與pH數(shu)值上沒有明確的對(dui)應關系，但是，實踐中，堿(jian)(jian)度(du)(du)越(yue)(yue)高(gao)，相應的pH也(ye)越(yue)(yue)高(gao)，堿(jian)(jian)度(du)(du)越(yue)(yue)低(di)(di)，相應的pH也(ye)越(yue)(yue)低(di)(di)，堿(jian)(jian)度(du)(du)越(yue)(yue)高(gao)，對(dui)pH溶(rong)液(ye)的緩沖幫(bang)助越(yue)(yue)大，堿(jian)(jian)度(du)(du)越(yue)(yue)低(di)(di)，pH溶(rong)液(ye)的緩沖能力越(yue)(yue)低(di)(di)！
4、pH對污水處理的影響
pH值會(hui)對(dui)污水(shui)處理的(de)活性(xing)(xing)污泥中(zhong)的(de)微(wei)生(sheng)物(wu)(wu)細(xi)胞膜電(dian)荷(he)影響(xiang)，從而影響(xiang)微(wei)生(sheng)物(wu)(wu)對(dui)營(ying)養物(wu)(wu)的(de)吸(xi)收代(dai)謝過程中(zhong)酶的(de)活性(xing)(xing)；改變生(sheng)長環(huan)境(jing)中(zhong)營(ying)養物(wu)(wu)質(zhi)的(de)可給性(xing)(xing)以及有害物(wu)(wu)質(zhi)的(de)毒性(xing)(xing)。
活性(xing)污泥中的每種微生物(wu)(wu)都有(you)其最(zui)(zui)(zui)適(shi)pH值和(he)一定的pH范圍。在(zai)(zai)最(zui)(zui)(zui)適(shi)范圍內酶活性(xing)最(zui)(zui)(zui)高，如果其他(ta)條件適(shi)合，微生物(wu)(wu)的生長(chang)速率也最(zui)(zui)(zui)高。大多數細(xi)菌、藻類(lei)和(he)原生動物(wu)(wu)的最(zui)(zui)(zui)適(shi)pH為6.5-7.5，在(zai)(zai)pH4-10之間也可以(yi)生長(chang)。放線菌一般在(zai)(zai)微堿性(xing)即pH7.5-8最(zui)(zui)(zui)適(shi)合；酵母菌、霉菌則(ze)適(shi)合于pH5-6的酸性(xing)環(huan)境。
1）pH值對絮凝劑的影響
在實際調節過程中(zhong)pH值寧愿偏(pian)堿而(er)不要偏(pian)酸，主(zhu)要因為偏(pian)堿更利于后段絮(xu)凝(ning)沉淀(dian)效(xiao)果提(ti)升。
水(shui)(shui)的pH值對無機絮(xu)凝(ning)(ning)劑(ji)的使用(yong)效(xiao)果(guo)影響(xiang)很大(da)，pH值的大(da)小關系到(dao)選(xuan)用(yong)絮(xu)凝(ning)(ning)劑(ji)的種類、投加(jia)量和(he)混(hun)凝(ning)(ning)沉淀效(xiao)果(guo)。水(shui)(shui)中(zhong)的H+和(he)OH-參與絮(xu)凝(ning)(ning)劑(ji)的水(shui)(shui)解反應，因此，pH值強烈(lie)影響(xiang)絮(xu)凝(ning)(ning)劑(ji)的解速度、水(shui)(shui)解產物的存在形態(tai)和(he)性能。
以(yi)通過生成(cheng)Al（OH）3+帶電膠體實現混(hun)凝作用(yong)的鋁鹽為例，當pH值4時，Al3+不(bu)能大量水(shui)解成(cheng)Al（OH）3，主(zhu)要(yao)以(yi)Al3+離子的形式(shi)存(cun)在，混(hun)凝效(xiao)果(guo)極差。pH值在6.5-7.5之間(jian)時，Al3+水(shui)解聚合成(cheng)聚合度(du)很大的Al（OH）3+中性膠體，混(hun)凝效(xiao)果(guo)較好。pH值在8以(yi)上，Al水(shui)解成(cheng)AlO2-，混(hun)凝效(xiao)果(guo)又變得很差。
水的(de)堿度對pH值(zhi)有緩(huan)沖作用(yong)，當(dang)堿度不夠時，應添加石灰(hui)等藥劑予(yu)以(yi)補充。當(dang)水的(de)pH值(zhi)偏高(gao)(gao)時，則需要(yao)加酸調整pH值(zhi)到中性。相比(bi)之下，高(gao)(gao)分子絮(xu)凝(ning)劑受pH值(zhi)的(de)影響較小。
2）pH值對硝化反應的影響
硝(xiao)化細菌對pH反應(ying)很敏感，在pH中性或微(wei)堿(jian)性條件下（pH為8～9的范圍內(nei)），其生物(wu)活性最強，硝(xiao)化過程迅速。
當(dang)pH＞9.6或(huo)＜6.0時，硝(xiao)化菌的生(sheng)物活性將受到抑制并趨(qu)于停(ting)止。
若pH＞9.6時，雖然NH4＋轉化(hua)(hua)為(wei)NO2—和NO3—的過程仍然異常迅(xun)速，但是從(cong)NH4的電(dian)離平衡關系可知(zhi)，NH3的濃度會迅(xun)速增加。由于硝化(hua)(hua)菌對(dui)NH3極敏感，結果會影響到(dao)硝化(hua)(hua)作用速率。
在酸(suan)性條(tiao)件下，當pH＜7.0時(shi)硝(xiao)化作(zuo)用(yong)速(su)度減(jian)慢， pH＜6.5硝(xiao)化作(zuo)用(yong)速(su)度顯(xian)著減(jian)慢，硝(xiao)化速(su)率將(jiang)明顯(xian)下降。pH＜5.0時(shi)硝(xiao)化作(zuo)用(yong)速(su)率接近零(ling)。
3）pH值與其(qi)他指標的關(guan)系(xi)
（1）與水(shui)質水(shui)量的(de)關(guan)系：工業排水(shui)中pH的(de)波動主要由(you)生產中使用的(de)酸堿(jian)藥(yao)品帶來的(de)，需要在行(xing)中逐步熟悉企業排水(shui)情況，積累經驗通(tong)過(guo)顏色等物(wu)理性質判斷水(shui)質偏酸或偏堿(jian)。
（2）與沉降比的(de)關系：pH低于5或高于10都會對(dui)系統造成沖擊(ji)，出現(xian)污(wu)泥(ni)沉降緩慢(man)，上清液(ye)渾濁，甚至液(ye)面有漂浮的(de)污(wu)泥(ni)絮體。
（3）與污(wu)泥(ni)(ni)濃(nong)度（MLSS）的(de)關系：越(yue)高的(de)污(wu)泥(ni)(ni)濃(nong)度對pH的(de)波(bo)動耐受(shou)力(li)越(yue)強。在受(shou)沖擊后應(ying)加大排泥(ni)(ni)量促進活(huo)性污(wu)泥(ni)(ni)更(geng)新。
（4）與回流比(bi)(bi)的關系：提(ti)高回流比(bi)(bi)以稀釋(shi)進水的酸堿度也(ye)是(shi)降低(di)pH波動對(dui)系統影響的方法之一。
5、堿度投加量的計算
在硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)反硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)過程中，硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)反應每氧(yang)化(hua)(hua)(hua)1g氨氮消(xiao)耗堿(jian)度(du)7.14g，在反硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)過程中可以(yi)補償堿(jian)度(du)3.57g，所以(yi)，全程硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)反硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)過程需(xu)要(yao)(yao)消(xiao)耗3.57g堿(jian)度(du)。如果(guo)原水中堿(jian)度(du)不足，將使系統(tong)的pH下降(jiang)，導致生化(hua)(hua)(hua)受(shou)阻，因此，為(wei)了提(ti)高pH，我們(men)需(xu)要(yao)(yao)進(jin)行堿(jian)度(du)的投加！
1）一般來說(shuo)，在硝化反(fan)應中每硝化lgNH3-N需(xu)要(yao)消耗7.14g堿度，所(suo)以硝化過程(cheng)中需(xu)要(yao)的堿度量(liang)可按下式(shi)計算(suan)：
堿度(du)＝7.14×QΔCNH3-N×10-3
式中(zhong)：
Q為進入濾池的日平均污水(shui)量(liang)，m3／d；
ΔCNH3-N為進出濾池NH3-N濃度(du)的差值，mg／L；
7.14為硝化需(xu)堿(jian)量系數，kg堿(jian)度／kgNH3-N。
2）對于含氨氮濃度較高的工業廢(fei)水(shui)，通(tong)常需要補充堿度才能使硝化(hua)反(fan)應器內的pH值維持在7.2～8.0之間。計算公式如下：
堿度＝K×7.14×QΔCNH3-N×10-3
式中，K為(wei)(wei)安全(quan)系數，一般(ban)為(wei)(wei)1.2～1.3。
3）實際(ji)工(gong)程中(zhong)進(jin)行堿(jian)度核算應(ying)考慮以(yi)下幾部分：入流污(wu)水(shui)中(zhong)的(de)堿(jian)度，生(sheng)物硝化消耗的(de)堿(jian)度，分解BOD5產生(sheng)的(de)堿(jian)度，以(yi)及混合液中(zhong)應(ying)保持的(de)剩(sheng)余堿(jian)度。要使(shi)生(sheng)物硝化順(shun)利進(jin)行，必須滿足下式：
ALKw＋ALKc＞ALKN＋AlKE
如果堿度(du)不足，要使硝化順利進行，則必(bi)須投加純(chun)堿(jian)，補充堿(jian)度。投加的堿(jian)量可按下(xia)式計算：
ΔALK＝（ALKN＋ALKE）—（ALKw＋ALKc）
式中(zhong)：
ΔALK為系統應補充的堿(jian)度，mg／L；
ALKN 為生物硝化消耗的堿(jian)量；ALKN一般按(an)硝化每kgNH3-N消耗7.14kg堿(jian)計算。
ALKE 為(wei)混(hun)合液(ye)中(zhong)應保持的堿(jian)量(liang)，ALKE一般按曝氣(qi)池排出的混(hun)合液(ye)中(zhong)剩余50mg/L堿(jian)度(以(yi)Na2CO3計)計算；
ALKw 為原(yuan)污(wu)水(shui)中的(de)總堿量；
ALKc 為BOD5分解(jie)過程中(zhong)產(chan)生(sheng)的堿量；ALKc與系(xi)統的SRT有關(guan)系(xi)：
當(dang)(dang)SRT＞20d時(shi)，可按(an)降解每(mei)千克(ke)BOD5產堿0.1kg計(ji)算(suan)；當(dang)(dang)SRT＝10～20d時(shi)，按(an)0.05kgALK/kgBOD5；當(dang)(dang)SRT＜10d時(shi)，按(an)0.01gALK/kgBOD5。