水处理指标异常 - pH异常/超标（深度思考）

在污水处理中，pH 值阴晴不定。明明昨天还好好的，今天突然就飙高或者暴跌，把整个系统搅得鸡飞狗跳。其实 pH 出问题，要么是硝化反硝化没配合好，要么就是曝气设备摸鱼。今天咱就探讨一下 pH 异常超标的主要原因。

工艺控制问题

硝化反应

在硝化过程中，氨氮被氧化为硝态氮，这个过程会消耗碱度，导致 pH 下降。若曝气时间过长、曝气量过大，会使硝化反应过度进行，超出了污水中原有碱度的缓冲能力，进而造成出水 pH 持续降低。

硝化反应不充分可能是由于溶解氧不足、污泥中硝化细菌数量不足或活性降低等原因。

解决办法：硝化工艺混合液的DO应控制在2.0 mg/L，一般在2.0~4.0 mg/L之间。实际2.0-3.0mg/L足矣。排查期间建议使用手持溶解氧监测仪，避免在线监测有故障情况。具体可点击《DO深度思考》参考。

反硝化反应

一方面，反硝化过程会产生碱度。若反硝化不充分，产生的碱度便不足以中和硝化过程及其他代谢过程产生的酸性物质，进而导致 pH 持续下降。

反硝化不充分的原因主要有以下几点：

碳源不足：碳源投加量不足，会使反硝化反应无法充分进行，难以产生足够碱度来中和酸性物质。

内回流比不合理：硝化液回流比不当或回流过程受阻，均会影响反硝化反应的正常进行。若回流比过低，反硝化反应因缺乏足够的硝态氮，而产生的碱度不足。

缺氧环境被破坏：破坏了反硝化所需的缺氧条件，影响反硝化反应的进行。

此外，若反硝化反应过于剧烈，产生的碱度过量，超出了系统的缓冲能力，就会导致 pH 上升。例如内回流比过大，大量硝态氮进入缺氧区，会促进反硝化反应过度进行。不过，在实际生产过程中，反硝化产生的碱度很难超过硝化阶段所需的碱度，这种 pH 上升的情况属于小概率事件。

解决办法：检查碳源投加情况，确保碳源充足。合理调整内回流比，一般控制在 200% - 400%。保证反硝化反应所需的硝态氮供应。优化缺氧区的运行条件，维持良好的缺氧环境，促进反硝化充分进行，增加碱度的产生。通过试验确定合适的碳源投加量和投加时机。具体可点击《回流比深度解说》参考

污泥方面

污泥负荷过高：当进水有机物浓度超过活性污泥系统的设计处理能力时，会导致微生物处于高负荷应激状态。此时异养菌的代谢模式由完全氧化转向不完全代谢，有机物分解过程被阻断在中间产物阶段，产生大量挥发性脂肪酸等酸性代谢产物。这些酸性物质的积累会显著降低系统 pH 值。

污泥龄过长：长期不排泥会导致污泥老化，微生物活性下降。

此时系统内出现两种作用机制：

功能菌活性衰减导致有机物分解效率降低。

衰老菌启动内源呼吸，分解自身细胞质产生氨氮等碱性物质。

这两种作用的叠加效应会使系统 pH 值呈现先降后升的波动。

污泥浓度异常：高污泥浓度，单位体积内微生物数量过剩，导致营养物质竞争加剧。部分微生物因营养匮乏转向发酵代谢，产生过量有机酸，造成局部酸化。低污泥浓度，微生物总量不足，无法及时降解污水中的酸性物质，导致酸性物质积累。这两种情况最终均会导致系统 pH 值下降。

解决办法：根据进水水质，合理调整进水流量和污泥浓度，将污泥负荷控制在合适范围内。当污泥负荷过高时，适当增加污泥浓度或减少进水流量。定期核算污泥龄，当发现污泥龄过长时，适当加大排泥量，排出老化污泥，补充新鲜污泥，恢复微生物的活性。一般活性污泥法处理污水时，污泥浓度控制在 2000 - 6500mg/L。具体点击《F/M深度思考》《MLSS深度思考》《SRT深度思考》进行参考。

厌氧产酸阶段失衡

在厌氧处理过程中，有一个传说中的水解酸化过程。复杂有机物会被分解为有机酸。如果厌氧条件控制不当，如温度、搅拌不均匀等，会导致产酸菌大量繁殖，产酸速度过快，而后续的产甲烷菌无法及时将有机酸转化为甲烷和二氧化碳，使得有机酸在系统中积累，引起 pH 下降。

解决办法：优化厌氧池的运行条件，低温（<15℃）影响聚磷菌代谢速率下降，释磷和吸磷效率降低。高温（>30℃）异养菌繁殖加快，与聚磷菌竞争碳源。加强搅拌，使微生物与底物充分接触，促进产酸菌和产甲烷菌的平衡生长，减少有机酸的积累。

曝气异常

局部过曝区：硝化菌活性增强，其代谢过程会消耗水中的碱度，导致 pH 值下降。

局部欠曝区：形成缺氧 / 厌氧微环境，反硝化菌进行脱氮反应时会释放碱度，但同时发酵菌分解有机物会产生挥发性脂肪酸等酸性物质，两种作用综合可能导致 pH 值波动。

曝气不足会使好氧区内的溶解氧含量过低，微生物的有氧呼吸受到抑制，导致有机物分解不完全，造成 pH 上升。

 pH 变化取决于氨氮积累量与酸性物质生成量的动态平衡，在高氨氮废水处理中更易观察到 pH 上升现象。

解决办法：检查曝气设备，确保曝气均匀，调整曝气量至合适范围，确保微生物能够进行充分且适度的有氧呼吸，维持系统内的酸碱平衡。

混凝剂投加过量

在污水预处理或深度处理阶段，若混凝剂投加过量，混凝剂中的酸性成分会增加污水的酸性，同时过量的混凝剂可能影响微生物的活性，导致微生物代谢异常，产生更多酸性物质，从而使 pH 持续下降。

解决办法：通过试验确定合适的混凝剂投加量，避免投加过量。同时，加强对混凝剂投加过程的监控，减少因混凝剂投加不当对 pH 值的影响。

化学药剂投加异常

在污水处理过程中，若碱性化学药剂（如氢氧化钠、碳酸钠等）投加过量，或者用于调节 pH 的酸性药剂投加量不足，都会导致系统内碱性物质增多，pH 持续上升。

解决办法：严格按照工艺要求和水质情况，准确投加化学药剂。对于 pH 值的调节，可在进水口或反应池中投加适量的酸或碱，如盐酸、氢氧化钠等，将 pH 值控制在适宜的范围内。但要注意投加量的控制，避免突跃现象。

碳源投加过量

在污水处理等过程中，常用的碳源如甲醇、乙酸、葡萄糖等，被微生物利用时会发生一系列生化反应。当碳源投加过量时，微生物会大量繁殖，其代谢过程中会产生酸性物质，从而使水体中的氢离子浓度增加，导致 pH 值下降。此外，过量的碳源如果不能被微生物及时完全代谢，在水体中也可能会发生水解等反应，产生酸性物质，进一步降低 pH 值。

解决办法：根据实际需求，通过试验确定合适的碳源投加量。同时，加强对碳源投加过程的监控，避免过量投加。

进水水质冲击

酸碱性废水流入

污水厂接纳了大量酸性工业废水，如电镀废水、酸洗废水等，碱性工业废水，如造纸废水、印染废水等，这些废水中含有较高浓度的酸碱性物质，如果进入污水处理系统后，会使整体 pH 值异常波动。

解决办法：加强对进水水质的监测，一旦检测到酸碱性废水流入，立即将其引入调节池进行单独处理。在调节池中，可以投加药剂进行中和预处理，使其 pH 值达到合适范围后再进入后续处理单元。

有毒有害物质

某些有毒有害物质，如重金属离子、高浓度的硫化物等，会抑制微生物的活性，尤其是对消耗酸性物质的微生物产生毒害作用，使系统内酸性物质积累，造成 pH 持续降低。

解决办法：对于含有毒有害物质的废水，在进入生物处理单元前，采用物理化学方法去除或降低有毒有害物质的浓度。在污水厂内设置调节池，对进水水质和水量进行均衡调节，缓冲进水异常冲击。实时监测进水水质情况，当浓度过高时，及时调整工艺参数应对。如果超标特别严重，紧急调用应急池。

设备故障

加药系统故障：用于调节 pH 的碱性药剂加药设备出现故障，如加药泵损坏、加药管道堵塞等，导致无法及时补充碱性物质来中和酸性物质，使得 pH 持续下降。

曝气设备故障：曝气设备故障导致曝气不均匀，局部区域溶解氧过高，加剧了硝化反应的不平衡，进一步消耗碱度，使 pH 下降。

pH 监测仪故障：pH 监测仪出现故障，无法准确实时监测污水的 pH 值，导致工作人员不能及时发现 pH 的下降趋势并采取相应措施，从而使 pH 持续下降且问题得不到及时解决。