Voor vrienden die werken in waterzuivering of biochemische reacties, kan ORP (oxidatie-reductiepotentiaal) overweldigend zijn - het is onzichtbaar en ongrijpbaar, met waarden die heen en weer springen. Soms, zelfs als de indicatoren correct lijken te zijn, zullen er problemen ontstaan in het hele systeem wanneer de ORP instort. In feite is het niet nodig om ORP als een "mystiek" te behandelen. De essentie ervan is de "thermometer" van de "redoxomgeving" in het biochemische systeem. ORP beheersen is het creëren van comfortabele "leefomstandigheden" voor micro-organismen en hen goed laten werken. Vandaag zullen we in duidelijke taal praten over hoe je ORP kunt beheersen, van "waarom het beheersen" tot "hoe het specifiek te bedienen". Laten we stap voor stap uitleggen.
Ten eerste moeten we begrijpen: wat is ORP precies? We hoeven de technische termen "elektronenoverdrachtspotentiaalenergie" niet te onthouden. Simpel gezegd, een hoge ORP-waarde geeft aan dat er "meer oxidatiemiddelen" in het systeem zijn en dat de omgeving neigt naar "oxidatie"; Een lage waarde betekent "meer reductiemiddelen" en een omgeving die de neiging heeft om "reducerend" te zijn. En de micro-organismen in het biochemische systeem zijn de "meesters in het kiezen van de omgeving" - aerobe bacteriën geven de voorkeur aan omgevingen die neigen naar oxidatie (ORP is over het algemeen positief met tientallen tot honderden mV), anaerobe bacteriën moeten werken in sterke reducerende omgevingen (ORP is meestal negatief met honderden mV), en zelfs facultatieve bacteriën moeten hun "werkmodus" aanpassen aan veranderingen in zuurstof, koolstof, stikstof en andere dingen in de omgeving. Dus ORP is geen optionele indicator, het is een belangrijk signaal voor ons om te beoordelen of micro-organismen comfortabel leven of niet, en of ze werken of niet. Als bijvoorbeeld de ORP in de aerobe tank plotseling daalt, komt dit hoogstwaarschijnlijk door onvoldoende beluchting, waardoor aerobe bacteriën "stikken door zuurstofgebrek"; Wanneer de ORP van de anaerobe tank een positieve waarde bereikt, is het over. Zuurstof lekt binnen, en de anaerobe bacteriën "slaan toe" direct, en de methaanproductie stopt.
Wat is de kernlogica voor het beheersen van ORP? Slechts één ding: "Aanpassen indien nodig" - verduidelijk eerst wat je biochemische systeem moet doen (is het om COD af te breken? Of is het denitrificatie en fosforverwijdering? Of biogas produceren? ）Bepaal dan welk micro-organisme nodig is om "het werk te domineren", en stabiliseer ten slotte de ORP in het bijbehorende bereik op basis van de behoeften van het micro-organisme. Het gaat er niet om te zeggen 'hoe hoger de waarde, hoe beter', noch 'hoe lager de waarde, hoe beter'. Bijvoorbeeld, tijdens denitrificatie zijn aerobe bacteriën nodig voor nitrificatie (ammoniakstikstof naar nitraatstikstof), en ORP moet worden geregeld op +200~+400mV; tijdens denitrificatie (nitraatstikstof naar stikstof) moeten facultatieve bacteriën worden vervangen, en de omgeving moet worden teruggebracht tot -50~+50mV. Als de ORP op dit moment niet daalt, zullen denitrificerende bacteriën helemaal niet werken, en zal nitraatstikstof zich ophopen in het water. Dus de eerste stap is om het "doelbereik" te verduidelijken, wat de "navigator" is die ORP beheerst. Zonder dit zullen de daaropvolgende bewerkingen slechts onzin zijn.
Vervolgens komt het meest praktische: hoe pas je ORP specifiek aan? Laten we het hebben over verschillende scenario's, de gameplay van aerobe, anaerobe en anoxische systemen is immers anders. Laten we het één voor één behandelen.
Eerst gaan we het hebben over aerobe systemen, zoals aerobe tanks en biologische beluchte filters. De kern is "zuurstofregeling" omdat zuurstof hier het belangrijkste oxidatiemiddel is, en ORP en opgeloste zuurstof (DO) zijn bijna "aan elkaar gekoppeld". Veel vrienden maken een fout: ze denken dat hoe groter de beluchting, hoe hoger de opgeloste zuurstof (DO), en hoe stabieler de ORP zal zijn - in feite, als de DO te hoog is, zal de ORP ook te hoog oplopen, wat niet alleen elektriciteit verspilt, maar ook bepaalde aerobe bacteriën kan remmen (zoals die welke moeilijk afbreekbare organische stoffen afbreken); Als de DO te laag is, zal de ORP weer dalen, kunnen aerobe bacteriën niet ademen, kan de COD niet afnemen en kan ammoniakstikstof niet worden genitrificeerd. Hoe moeten we het aanpassen?
Ten eerste moeten we de relatie tussen DO en ORP nauwlettend in de gaten houden. De situatie van elk systeem is anders. In sommige aerobe tanks stabiliseert de ORP bijvoorbeeld bij +250~+300mV wanneer de DO tussen 2-3mg/L ligt. Laten we de DO dus binnen dit bereik regelen, en de ORP zal vanzelf stabiliseren. Hoe regel je DO? De meest directe manier is om de opening van de beluchtingsklep of de frequentie van de beluchtingsventilator aan te passen - veel waterzuiveringsinstallaties gebruiken nu "DO-ORP-koppeling", bijvoorbeeld door het ORP-doel op +300mV in te stellen. Wanneer de ORP lager is dan 280mV, schakelt het systeem automatisch de beluchting in; Als het hoger is dan 320mV, verminder dan de beluchting, geen behoefte aan mensen om te controleren en aan te passen, het is handig en nauwkeurig.
Daarnaast kan de koolstof-stikstofverhouding in het aerobe systeem ook de ORP beïnvloeden. Als bijvoorbeeld de COD van het inkomende water plotseling toeneemt en micro-organismen "meer eten", zal het zuurstofverbruik toenemen. Op dit moment, zelfs als de beluchting niet is geactiveerd, zal de DO nog steeds afnemen en zal de ORP ook afnemen. In deze situatie is het niet voldoende om alleen te vertrouwen op het aanpassen van de beluchting, maar ook om naar de instroombelasting te kijken. Als de COD hoog blijft, kan het nodig zijn om de instroom aan te passen (zoals het verdunnen van een deel van het behandelde water met reflux), of om wat voedingsstoffen aan te vullen (zoals het toevoegen van ureum of kaliumdiwaterstoffosfaat als stikstof en fosfor niet voldoende zijn), zodat micro-organismen "gelijkmatig kunnen eten" en het zuurstofverbruik stabiel is, en de ORP niet zal fluctueren.
Over anaerobe systemen gesproken, zoals UASB- en IC-reactoren, het doel is om de ORP te stabiliseren op -200~-400mV (methaanproductiefase). De sleutel hier is om "zuurstof te voorkomen" en "koolstofbronnen te beheersen", omdat anaerobe systemen allemaal "zuurstofgevoelig" zijn. Een beetje zuurstof komt binnen, en de ORP zal omhoogschieten, waardoor micro-organismen direct "vergiftigd" worden.
Ten eerste is het noodzakelijk om goed te "afdichten", wat de basis van de basis is. De anaerobe tanks van veel vrienden hebben een onstabiele ORP, en na controle bleek dat er luchtlekkage is in de inlaatpijp of dat de bovenste afdekplaat van de reactor niet goed is afgesloten, waardoor er lucht in de tank sijpelt. Daarom is het na elk onderhoud noodzakelijk om de afdichtingsconditie te controleren, en het is het beste om een "waterafdichting" aan de inlaatpijp toe te voegen om te voorkomen dat er lucht met afvalwater binnenkomt. Ook, als apparaten zoals refluxpompen en roerwerken in anaerobe systemen luchtkoeling vereisen, is het belangrijk om voorzichtig te zijn om geen lucht in het water te laten lekken, anders zal het echt zijn als een 'duizend mijl lange dijk die door mieren wordt vernietigd'.
Dan is er de controle van de koolstofbron en de pH. Wanneer anaerobe micro-organismen organisch materiaal afbreken, produceren ze methaan en kooldioxide, dit zijn reductiemiddelen die een reducerende omgeving kunnen handhaven. Als de COD van het inkomende water te laag is, zullen micro-organismen het niet kunnen eten, en zal het reductiemiddel niet voldoende zijn, waardoor de ORP omhoog drijft; Als de COD te hoog is, zullen micro-organismen "opeten" en te veel vluchtige vetzuren (VFA) produceren, wat leidt tot een afname van de pH. Wanneer de pH lager is dan 6,5, stoppen methaanproducerende bacteriën met werken en wordt de ORP ook chaotisch. Het is dus noodzakelijk om regelmatig de COD van het inkomende water en de VFA en pH in het bassin te meten. Als de COD niet voldoende is, voeg dan wat koolstofbronnen toe (zoals glucose, methanol of organisch afvalwater met een hoge concentratie). Als de VFA te hoog is, voeg dan alkali toe (zoals natriumhydroxide, natriumcarbonaat) om de pH aan te passen. Over het algemeen wordt de pH geregeld op 7,0-7,5, en is de ORP minder geneigd om problemen te hebben.
Er is nog een klein detail: wanneer het anaerobe systeem wordt opgestart, is de ORP bijzonder moeilijk te beheersen omdat de microbiële populatie in het begin klein is en de reductieomgeving nog niet is vastgesteld. Maak je geen zorgen, voeg langzaam afvalwater met een lage concentratie toe om de micro-organismen beetje bij beetje te laten vermenigvuldigen. Tegelijkertijd kun je ook wat "geïnoculeerd slib" toevoegen (zoals slib uit andere anaerobe tanks) om de totstandkoming van de reductieomgeving te versnellen. Wanneer de ORP stabiliseert onder -200mV, verhoog dan geleidelijk de inlaatbelasting, anders is het gemakkelijk om "opstartfouten" te maken.
Tot slot, laten we het hebben over anoxische systemen, zoals denitrificatietanks, waar de doel-ORP over het algemeen tussen -50~+50mV ligt. De kern hier is "koolstofbroncontrole en zuurstofpreventie", omdat denitrificerende bacteriën koolstofbronnen nodig hebben als "voedsel" en er geen zuurstofinterferentie mag zijn (anders geven ze prioriteit aan zuurstof boven nitraatstikstof).
Veel vrienden kunnen de ORP van hun denitrificatietanks niet verlagen, dus het eerste wat je moet controleren is of er zuurstoflekkage is - als bijvoorbeeld de aerobe tank voor de denitrificatietank te veel beluchting heeft, draagt de DO afvalwater naar de denitrificatietank, of als het roerwerk in de denitrificatietank "beluchtingsroering" is (wat het moeilijkst is en de tank direct van zuurstof voorziet), zelfs als er een koolstofbron wordt toegevoegd, kan de ORP niet worden verlaagd. Dus het roeren van de denitrificatietank moet "mechanisch roeren" gebruiken (zoals bladroeren), en kan geen beluchtingsroering gebruiken; Als de DO van het effluent van de aerobe tank te hoog is, moet er een "ontgassingstank" voor de denitrificatietank worden toegevoegd om een deel van de zuurstof in het water te verwijderen.
Dan is er 'de hoeveelheid koolstofbron moet voldoende zijn'. Wanneer denitrificerende bacteriën nitraatstikstof afbreken, hebben ze een koolstofbron (zoals COD) nodig als elektrondonor. Als de koolstofbron onvoldoende is, zullen ze, zelfs zonder zuurstof, niet de kracht hebben om te werken en zal de ORP niet stabiel zijn. Hoe bepaal je of de koolstofbron voldoende is? De koolstof-stikstofverhouding (C/N) kan worden berekend. Over het algemeen vereist denitrificatie een C/N-verhouding van 5~8:1. Als bijvoorbeeld de nitraatstikstof in de influent 50mg/L is, moet de COD minimaal 250~400mg/L zijn. Als het niet voldoende is, moeten koolstofbronnen zoals methanol, natriumacetaat of COD uit huishoudelijk afvalwater worden aangevuld. Voeg bij het aanvullen niet te veel in één keer toe, anders blijft de COD in het latere systeem. Het is het beste om "een kleine hoeveelheid meerdere keren toe te voegen" en de veranderingen in ORP en nitraatstikstof te controleren. Als de ORP stabiel blijft rond 0mV en de nitraatstikstof blijft afnemen, geeft dit aan dat de koolstofbron precies is toegevoegd.
Naast deze specifieke bewerkingen zijn er ook verschillende "algemene tips" die kunnen worden gebruikt in aerobe, anaerobe of anoxische systemen, die je kunnen helpen veel omwegen te vermijden.
De eerste is 'Focus niet alleen op ORP als één indicator', het moet worden gekoppeld aan andere indicatoren. Als bijvoorbeeld de ORP van de aerobe tank afneemt, moet je controleren of de DO is afgenomen, de COD is toegenomen en de ammoniakstikstof niet is afgenomen; Wanneer de ORP van de anaerobe tank toeneemt, is het noodzakelijk om te controleren of de pH laag is, of de VFA hoog is en of er zuurstoflekkage is - ORP is een "signaal soldaat", geen "oorzaak", alleen naar ORP kijken kan het probleem niet vinden, en het moet samen met indicatoren zoals DO, pH, COD, ammoniakstikstof en VFA worden geanalyseerd om nauwkeurig te vinden "waar aan te passen".
De tweede is om "een redelijk fluctuatiebereik in te stellen" en geen "absolute stabiliteit" na te streven. Het biochemische systeem zelf heeft fluctuaties (zoals veranderingen in de kwaliteit van het inkomende water en de temperatuur), en het is normaal dat de ORP licht fluctueert. De ORP van de aerobe tank is bijvoorbeeld ingesteld op +300mV, waardoor deze kan oscilleren tussen 280-320mV. Zolang deze het bereik niet overschrijdt, kunnen micro-organismen zich aanpassen en hoeven ze het niet te veel aan te passen wanneer er een fluctuatie is, anders maakt het het systeem instabieler. Wanneer bijvoorbeeld de beluchtingsklep intermitterend opent en sluit, fluctueert de opgeloste zuurstof (DO) tussen hoog en laag, waardoor micro-organismen in verwarring raken.
De derde is "het instrument regelmatig kalibreren", laat de ORP-elektrode je niet "misleiden". De ORP-elektrode kan na verloop van tijd verouderen of bedekt raken met verontreinigingen in het water (zoals olievlekken en biofilms), en de gemeten waarden kunnen onnauwkeurig zijn - als bijvoorbeeld de werkelijke ORP +200mV is en de elektrode +100mV weergeeft, denk je misschien dat de beluchting niet voldoende is en de beluchting verhoogt, maar de ORP stijgt eigenlijk naar +300mV, wat in feite problemen kan veroorzaken. Daarom wordt over het algemeen aanbevolen om de ORP-elektrode eenmaal per week te kalibreren, met behulp van een standaard bufferoplossing (zoals een pH 7,0 bufferoplossing, met een ORP van ongeveer +200mV, afhankelijk van de instructies van de bufferoplossing), en vuil op de elektrode af te vegen om ervoor te zorgen dat de gemeten waarden nauwkeurig zijn, zodat controle zinvol is.
Tot slot, om samen te vatten: het beheersen van ORP is geen "hoogprecisietechnologie", de kern is om "eerst het doelbereik te verduidelijken, vervolgens de beïnvloedende factoren te identificeren en ten slotte aan te passen indien nodig". Het aerobe systeem richt zich op DO en de koolstof-stikstofverhouding, het anaerobe systeem richt zich op afdichting en pH, VFA, en het anoxische systeem richt zich op koolstofbron en lekvrije zuurstof. In combinatie met andere indicatoren kan regelmatige kalibratie van instrumenten de ORP in principe stabiliseren. Omgaan met biochemische systemen is eigenlijk als vrienden worden met micro-organismen. Je kunt hun temperament begrijpen (welke ORP-omgeving ze leuk vinden), comfortabele omstandigheden voor hen creëren, en ze zullen van nature goed werken. Zodra het systeem stabiel is, hebben we ook gemoedsrust.
