Eessõna: Reovesi sisaldab palju indikaatoreid ja aluselisus on üks vähem märgatavatest. Erinevalt teistest näitajatest (nt KHT ja BHT) ei ilmu seda nii sageli, kuid see mängib reoveepuhastite kasutuselevõtul otsustavat rolli, toimides suunanäitajana sellistes protsessides nagu anaeroobne hüdrolüüs ja denitrifikatsioon.
Reovee leeliselisus on üks põhiparameetreid, mis mõjutab reoveepuhastuse tõhusust, mängides võtmerolli, eriti bioloogilises puhastamises, neutraliseerimisreaktsioonides ja veekvaliteedi stabiliseerimises. Täna uurime veepuhastusprotsesside määratlust, allikaid, juhtivat tähtsust ja tavaliselt kasutatavaid leeliselisuse tuvastamise meetodeid, pakkudes teoreetilist tuge reoveepuhastuse teaduslikuks kontrolliks.
I. Reovee leeliselisuse kontseptsioon ja allikad
1. Aluselisuse määratlus
Reovee leeliselisus viitab leeliseliste ainete koguhulgale vees, mis on võimelised neutraliseerima tugevaid happeid. See koosneb peamiselt vesinikkarbonaadist (HCO₃⁻), karbonaadist (CO₃²⁻), hüdroksiidist (OH⁻) ja mõnedest nõrkadest happeanioonidest (nagu fosfaadid ja silikaadid). Selle ühik on mg/L (arvutatud CaCO₃), peegeldades reovee võimet puhverdada pH muutusi. Lisaks annab aluselisus anorgaanilise süsinikuallika, peamiselt heterotroofsetele mikroorganismidele (nagu nitrifitseerivad bakterid).
2. Reovee leeliselisuse allikad
Olmereovesi: orgaanilise aine lagunemine olmereovees, põhjavee imbumine jne.
Tööstuslik reovesi: keemia- ja farmaatsiareovesi (sisaldab leeliselisi reaktiivijääke); Toiduainete töötlemise reovesi (sisaldab valkude ja rasvade lagunemisel tekkivat ammoniaaklämmastikku); Metalli pinnatöötlusreovesi (sisaldab aluselisi puhastusaineid).
Inimkontroll: lubja (CaO), sooda (Na₂CO₃) ja muude ainete lisamine reovee puhastamise ajal.
II. Aluselisuse juhtroll reoveepuhastuses
1. Bioloogiliste puhastussüsteemide stabiilsuse säilitamine
Aktiivmudaprotsess: nitrifitseerivad bakterid tarbivad nitrifikatsiooni ajal leelist (1 mg NH₃-N nitrifitseerimiseks on vaja 7,14 mg CaCO₃ aluselist). Ebapiisav aluselisus viib pH languseni, pärsib mikroobide aktiivsust, mistõttu on vaja lisada naatriumvesinikkarbonaati (NaHCO₃) või lubi.
Anaeroobne seedimine: metanogeenid on pH-tundlikud (optimaalne pH 6,5-7,5). Aluselisus (HCO₃⁻) neutraliseerib lenduvad rasvhapped (VFA) ja takistab hapestumist. Süsteemi stabiilsuse säilitamiseks on tavaliselt vajalik aluselisus > 2000 mg/l.
2. Keemilise töötlemise protsesside põhiparameetrid
Keemiline sade: Näiteks fosfaatide eemaldamine lubja lisamisega (hüdroksüapatiidi moodustumine) nõuab sadestamisreaktsiooni soodustamiseks piisavat aluselisust.
Neutraliseerimisreaktsioon: happeline reovesi (nagu galvaaniline reovesi) nõuab pH reguleerimiseks leeliseliste ainete (NaOH, CaCO₃) lisamist. Aluselisus määrab reaktiivi annuse.
3. Seadmete korrosiooni ja katlakivi tekke vältimine
Madal leeliselisuse oht: kui reovee pH on < 6,5, korrodeeruvad torud ja reaktorid kergesti happe poolt, vabastades raskemetalle (nt raud ja plii).
Kõrge leeliselisuse oht: kui pH > 8,3, moodustuvad kaltsiumi- ja magneesiumioonid kergesti karbonaadist katlakivi, ummistades torusid või membraanisüsteeme.
4. Lämmastiku ja fosfori eemaldamise efektiivsuse optimeerimine
Denitrifikatsiooniprotsess: denitrifitseerivad bakterid vajavad süsinikuallikat ja sobivat aluselisust (pH 7-8). Aluselisuse taastamine võib osaliselt kompenseerida nitrifikatsioonifaasis leelisetarbimist.
Bioloogiline fosfori eemaldamine: polüfosfaate{0}}akumuleeruvad bakterid vabastavad ja neelavad fosforit vahelduvas anaeroobses/aeroobses keskkonnas. Aluselisuse kõikumine võib mõjutada nende metaboolset aktiivsust.
III. Reovee leeliselisuse tuvastamise meetodid
1. Tiitrimismeetod (standardmeetod)
Põhimõte: tiitrige veeproov standardse tugeva happega (nt H₂SO₄) ja määrake lõpp-punkt indikaatori värvimuutuse järgi.
Etapid: 1. Fenoolftaleiini lõpp-punkt (pH 8,3): määrake OH- ja CO32- koguhulk; 2. Metüüloranž lõpp-punkt (pH 4,5): määrake HCO₃⁻ ja CO32⁻ summaarne aluselisus.
Kohaldatavus: Täpne laboratoorne määramine, kuid hõljuvate ainete segamine tuleb kõrvaldada (veeproov tuleb eelnevalt filtreerida).
2. Automatiseeritud potentsiomeetriline tiitrimine
See meetod kasutab tiitrimisprotsessi reaalajas jälgimiseks pH-elektroodi ja arvutab tarkvara abil automaatselt aluselisuse. See sobib kõrge-värvi või häguse reoveeproovide jaoks.
3. Interneti-seire tehnoloogiad
Ioon-selektiivelektroodi meetod: see meetod mõõdab reoveepuhasti sissevoolu leeliselisust HCO₃⁻ selektiivelektroodi abil, mis võimaldab jälgida reaalajas{1}}.
Spektroskoopiline meetod: lähi{0}}infrapunaspektroskoopia koos kemomeetrilise mudeliga võimaldab kiiresti ennustada leeliselisust, mis sobib tööstusliku reovee puhastamise stsenaariumide jaoks.
4. Arvutusmeetod (kaudne hinnang)
See meetod mõõdab reovee pH, CO₂, HCO3⁻ ja CO32⁻ kontsentratsiooni ning arvutab süsihappe tasakaalu valemi abil teoreetilise leeliselisuse. See sobib uurimistööks või protsessi simuleerimiseks.
IV. Reovee leeliselisuse kontrollimise strateegiad
1. Madala leeliselisuse lahendused
Aluseliste ainete lisamine
Lubi (CaO): madal hind, kuid võib suurendada muda tootmist;
Naatriumhüdroksiid (NaOH): kiire reaktsioon, sobib leeliselisuse hädaolukorra reguleerimiseks;
Naatriumvesinikkarbonaat (NaHCO₃): aeglaselt{0}}eralduv aluselisus, sobib bioloogilistes puhastussüsteemides.
Aluselisuse taastamine denitrifikatsiooni abil
Denitrifikatsiooniprotsessides tekitab 1 mg NO₃⁻-N redutseerimine denitrifikatsiooni käigus 3,57 mg CaCO₃ aluselisust.
2. Suure leeliselisuse lahused
Happeliste ainete lisamine: väävelhape (H2SO4), vesinikkloriidhape (HCl) või gaas CO₂ (madal hind, sekundaarne reostus puudub).
Aeratsiooni eemaldamine: CO₂ eemaldamine õhutamise teel, et vähendada HCO₃⁻ kontsentratsiooni, sobib kõrge karbonaatse aluselisusega reoveele.