PREFACE: Sisa air mengandungi banyak petunjuk, dan alkalinitas adalah salah satu yang kurang ketara. Tidak seperti petunjuk lain (seperti COD dan BOD), ia tidak muncul seperti yang kerap, tetapi ia memainkan peranan penting dalam pentauliahan loji rawatan air sisa, berfungsi sebagai petunjuk panduan untuk proses seperti hidrolisis anaerobik dan denitrifikasi.
Kealkalian dalam air kumbahan adalah salah satu parameter teras yang mempengaruhi kecekapan rawatan air sisa, memainkan peranan utama, terutama dalam rawatan biologi, tindak balas peneutralan, dan penstabilan kualiti air. Hari ini, kami akan meneroka definisi, sumber, membimbing kepentingan untuk proses rawatan air, dan teknik pengesanan yang biasa digunakan untuk kealkalian, memberikan sokongan teoritis untuk kawalan saintifik rawatan air kumbahan.
I. Konsep dan sumber kealkalian dalam air kumbahan
1. Definisi kealkalian
Kealkalian air sisa merujuk kepada jumlah bahan alkali dalam air yang mampu meneutralkan asid kuat. Ia terdiri daripada bikarbonat (HCO₃⁻), karbonat (CO₃²⁻), hidroksida (OH⁻), dan beberapa anion asid lemah (seperti fosfat dan silikat). Unitnya adalah Mg/L (dikira sebagai Caco₃), mencerminkan keupayaan air kumbahan untuk penimbal pH. Di samping itu, alkaliniti menyediakan sumber karbon bukan organik, terutamanya untuk mikroorganisma heterotropik (seperti bakteria nitrifying).
2. Sumber Kealkalian dalam Air Sisa
Kumbahan Domestik: Penguraian bahan organik dalam kumbahan domestik, penyusupan air bawah tanah, dll.
Air Sisa Perindustrian: Air Sisa Kimia dan Farmaseutikal (mengandungi residu reagen alkali); Air kumbahan pemprosesan makanan (mengandungi nitrogen ammonia dari protein dan penguraian lemak); Rawatan permukaan logam Air sisa (mengandungi agen pembersihan alkali).
Kawalan Manusia: Penambahan kapur (CaO), soda abu (Na₂co₃), dan agen lain semasa rawatan air sisa.
Ii. Membimbing peranan kealkalian dalam rawatan air sisa
1. Mengekalkan kestabilan sistem rawatan biologi
Proses enapcemar yang diaktifkan: Nitrifying Bacteria menggunakan kealkalian semasa nitrifikasi (7.14 mg Caco₃ alkalinity diperlukan untuk nitrify 1 mg nh₃ - n). Kealkalian yang tidak mencukupi membawa kepada penurunan pH, menghalang aktiviti mikrob, yang memerlukan penambahan natrium bikarbonat (NAHCO₃) atau kapur.
Pencernaan anaerobik: metanogen adalah pH sensitif (optimum pH 6.5-7.5). Alkaliniti (HCO₃⁻) meneutralkan asid lemak yang tidak menentu (VFAs) dan menghalang pengasidan. Alkalinity> 2000 mg/L biasanya diperlukan untuk mengekalkan kestabilan sistem.
2. Parameter utama proses rawatan kimia
Pemendakan kimia: Sebagai contoh, mengeluarkan fosfat dengan menambahkan kapur (membentuk hydroxyapatite) memerlukan kealkalian yang mencukupi untuk mempromosikan tindak balas hujan.
Tindak balas neutralisasi: Air sisa berasid (seperti air sisa elektroplating) memerlukan penambahan bahan alkali (NaOH, Caco₃) untuk menyesuaikan pH. Alkaliniti menentukan dos reagen.
3. Pencegahan Kakisan dan Penskalaan Peralatan
Risiko kealkalian yang rendah: Apabila air sisa pH <6.5, paip dan reaktor mudah dikurung oleh asid, melepaskan logam berat (seperti besi dan plumbum).
Risiko Alkaliniti Tinggi: Apabila pH> 8.3, ion kalsium dan magnesium mudah membentuk skala karbonat, paip tersumbat atau sistem membran.
4. Mengoptimumkan kecekapan penyingkiran nitrogen dan fosforus
Proses denitrifikasi: Bakteria denitrifying memerlukan sumber karbon dan kealkalian yang sesuai (pH 7-8). Pemulihan alkaliniti sebahagiannya boleh mengimbangi penggunaan alkaliniti semasa peringkat nitrifikasi.
Penyingkiran fosforus biologi: polyphosphate - mengumpul bakteria pelepasan dan menyerap fosforus dalam lingkungan persekitaran anaerobik/aerobik. Perubahan alkali boleh menjejaskan aktiviti metabolik mereka.
Iii. Kaedah untuk mengesan kealkalian dalam air sisa
1. Kaedah titrasi (kaedah standard)
Prinsip: Titrate sampel air dengan asid kuat standard (misalnya, h₂so₄), dan tentukan titik akhir dengan perubahan warna penunjuk.
Langkah -langkah: 1. 2. Methyl Orange Endpoint (pH 4.5): Tentukan jumlah alkalinitas HCO₃⁻ dan CO₃²⁻.
Kebolehgunaan: Penentuan makmal yang tepat, tetapi gangguan dari pepejal yang digantung mesti dihapuskan (sampel air mesti ditapis terlebih dahulu).
2. Titrasi potentiometrik automatik
Kaedah ini menggunakan elektrod pH untuk memantau proses titrasi dalam masa nyata, dan secara automatik mengira kealkalian menggunakan perisian. Ia sesuai untuk sampel warna air atau air kumbahan yang tinggi -.
3. Teknologi pemantauan dalam talian
Ion - Kaedah elektrod terpilih: Kaedah ini secara langsung mengukur kealkalian dalam loji rawatan air sisa yang berpengaruh menggunakan elektrod selektif HCO₃⁻, membolehkan pemantauan masa - sebenar.
Kaedah spektroskopi: berhampiran - spektroskopi inframerah yang digabungkan dengan model chemometric membolehkan ramalan cepat kealkalian, sesuai untuk senario rawatan air sisa perindustrian.
4. Kaedah pengiraan (anggaran tidak langsung)
Kaedah ini mengukur pH, CO₂, HCO₃⁻, dan CO₃²⁻ kepekatan air kumbahan, dan mengira alkalinitas teoritis menggunakan formula keseimbangan asid karbonik. Ia sesuai untuk penyelidikan atau simulasi proses.
Iv. Strategi untuk mengawal kealkalian dalam air kumbahan
1. Penyelesaian untuk kealkalian yang rendah
Menambah agen alkali
LIME (CAO): Kos rendah, tetapi boleh meningkatkan pengeluaran enapcemar;
Natrium hidroksida (NaOH): Reaksi pantas, sesuai untuk pelarasan alkaliniti kecemasan;
Natrium bikarbonat (Nahco₃): lambat - melepaskan kealkalian, sesuai untuk sistem rawatan biologi.
Memulihkan kealkalian melalui denitrifikasi
Dalam proses denitrifikasi, pengurangan 1 mg no₃⁻ - n semasa denitrifikasi menghasilkan 3.57 mg Caco₃ alkalinity.
2. Penyelesaian untuk kealkalian yang tinggi
Menambah bahan berasid: asid sulfurik (H₂SO₄), asid hidroklorik (HCl), atau gas Co₂ (kos rendah, tiada pencemaran sekunder).
Pelucutan Pengudaraan: Mengeluarkan CO₂ melalui pengudaraan untuk mengurangkan kepekatan HCO₃⁻, sesuai untuk air sisa dengan alkalinitas karbonat yang tinggi.