碱度对厌氧体系的影响分析_郑福生

中国高新技术企业文/郑福生1郑淑文2碱度对厌氧体系的影响分析【摘要】碱度是厌氧反应器稳定运行的重要参数,它的缓冲作用可以维持适宜的pH值,阻止厌氧反应器的过酸化现象。同时碱度投加亦是许多厌氧工艺中的主要花费之一,但人们对厌氧体系中碱度的定义、分类、测定及其不同碱度组成的作用认识不够深入,导致管理不善或因盲目投加碱度增加了运行的费用。本文介绍了碱度的产生、作用及目前的测定方法和在线测定技术,总结了实际运行中可以减小碱度需求的方法,并针对我国目前碱度的研究现状提出几点看法。【关键词】厌氧体系碱度测定控制厌氧消化工艺以其低能耗、低污泥产量、低营养需求和高有机容积负荷等优点具有广泛的应用前景。然而厌氧体系需要一个相对稳定的pH值范围,尤其是产甲烷菌对pH值的要求较高,一般认为最适宜的pH范围在6.8~7.2之间,这往往成为厌氧工艺稳定运行的限制因素。碱度是中和酸性物质维持pH值稳定的主要物质,研究开发碱度的在线监测技术亦显得尤为重要。1.碱度来源厌氧体系中的主要缓冲物质为VFA碱度和碳酸氢盐碱度,由于两种物质的作用不同,因此通常被区分为总碱度和部分碱度,总碱度(totalalkalinity)即VFA碱度和碳酸氢盐碱度的总和,部分碱度(partialalkalinity)代表碳酸氢盐碱度。总碱度对整个体系的稳定性很不敏感,因为随着VFA盐浓度的增加,碳酸氢盐浓度会减小而表现为整个体系总碱度的平衡。而VFA碱度不能对多余的游离挥发酸VFA进行缓冲,因此总碱度不能很好的反应厌氧体系的缓冲能力,而部分碱度能有效监控VFA的积累,只有体系中有足够的碳酸氢盐碱度才能保证稳定的pH环境。厌氧消化体系中,除废水本身碱消度外,能够产生碳酸氢盐碱度的生化反应主要有两大类[1]:1.1氨的代谢厌氧消化过程中氨的产生主要有以下几个来源:甲胺甲烷化;氨基酸和蛋白质的发酵;其他含氮有机物的降解等,而氨可以转化为碳酸氢盐碱度,反应方程式如下:4CH3NH2+2H2O→3CH4+CO2+4NH3(1)RCHNH2COOH+2H2O→RCOOH+CO2+2H2+NH3(2)NH3+H2O+CO2→NH4++HCO3-(3)由前两个方程可以看出,虽然氨的转化途径有所不同,但最终产物都以游离氨的形式存在。而游离氨是一种制碱物质,因此,含氮有机物的降解将会导致厌氧体系中碱度的增加,且由方程(3)可知增加量等于