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污水处理中ORP水质监测仪介绍

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文章附图

什么是ORP

ORP的英文全称是oxio-reduction potential,翻译过来就是氧化还原电位。


它是指示电极的氧化还原电位与比较电极在液体中的氧化还原电位之差,可以给出整个系统氧化还原状态的综合指标。

ORP值低,说明废水处理系统还原性物质或有机污染物含量高,溶解氧浓度低,还原环境占优势。

如果ORP值高,说明废水中有机污染物浓度低,溶解氧或氧化性物质浓度高,氧化环境占优势。

传统氧化还原水处理技术存在控制条件不足、化学品浪费、环境不友好等缺点。但是,借助ORP测量仪器,利用ORP电信号作为检测和控制手段,可以大大提高氧化还原水处理技术的精确控制水平,从而提高处理效果。

检测原理类似于pH值。许多在线pH检测仪器都有双通道检测方式,其中有一个ORP检测通道。


总之,ORP是污水处理厂自动化控制技术和厌氧精密控制发展的重要方向。对节约能源、控制厌氧微生物的代谢途径、提高处理效果具有重要意义。

02
ORP的难点及影响因素

由于废水处理中氧化还原反应较多,而且各个反应器中影响ORO的因素也不尽相同,因此很难确定主要因素是哪一个导致ORP的变化。

例如,活性污泥处理系统中有很多有机物。有机物浓度的大变化引起ORP变化较小,但很难确定哪种有机物是ORP变化的主要原因。

因此,在研究ORP变化对废水处理的指示作用之前,首先要了解影响其变化的因素。

1、溶解氧 (DO)

众所周知,DO代表溶解在水中的氧气含量。在好氧池中,出水口的溶解氧应控制在2mg/l,如果是纯氧曝气,则应控制在4mg/l。缺氧反硝化池DO0.5mg/l。厌氧池内基本不存在分子氧,硝态氮最好小于2mg/l

DO作为废水处理中的氧化剂,是系统ORP升高的最直接原因。在纯水中,ORPDO的对数是线性的,ORP随着DO的增加而增加。

2pH

在废水处理中,pH 值是一个重要的控制因素。好氧微生物和产酸菌生长的最适pH6.58.5,厌氧产甲烷菌的最适pH6.87.2。为了控制合适的pH值,一般通过加碱来调节。

微生物污染物的代谢活动对pH值影响很大。在产酸阶段,产酸菌分解大分子有机物,产生脂肪酸和二氧化碳,降低pH值,但在分解蛋白质过程中产生氨可使pH值升高。作用:在产甲烷阶段,产甲烷菌可以利用醋酸产生甲烷酶来提高系统的pH值。

pH值是引起ORP升降的重要因素。pH值越高,ORP越低;pH值越低,ORP越高。

值得一提的是,虽然污水中pH值和ORP有一定的相关性,但pH值和ORP的相关性不如纯水强,因为ORP还受微生物活动、溶解氧等因素的影响。

3、温度

在废水处理过程中,温度是一个非常重要的指标。好氧微生物在15-30℃活跃,厌氧微生物最适温度在35℃55℃左右。

在厌氧废水处理过程中,温度的变化对微生物的组成和增殖、产甲烷率和污泥的沉降性能有重要影响。因此,为了保证厌氧池的稳定运行,废水进入厌氧池。以前,废水的温度是通过冷却塔冷却和蒸汽加热来调节到35°C 55°C 的。

研究和实践表明,溶液温度越高,溶液的ORP越低;废水处理过程中温度的影响也是如此。另外,水处理过程温度越高,ORP越低,这也与温度升高引起的水分子簇变小有关。

此外,温度的变化还会导致pH值、气体溶解度、生物活性以及水污染物平衡的变化,进而影响ORP

3、微生物的组成

在废水生物处理系统中,存在着独特的生态系统。

在两相厌氧生物反应器中,实现了产酸菌和产甲烷菌的有效分离,便于系统控制和管理。在以絮状泥为主的UASB中,沿水流方向依次筛选产酸菌和产甲烷菌。在厌氧颗粒泥和厌氧生物膜中,由外到内,优势菌种由产酸菌向产甲烷菌转变。

在厌氧反应体系中,DO浓度和ORP必须控制在很低的水平,特别是在产甲烷阶段,氧化还原电位不能高于-330mV

水中DO的存在是不可避免的,但在这个独特生态系统的作用下,通过好氧微生物、兼性微生物和厌氧微生物之间的协同共生,系统的ORP迅速降低。到甲烷菌适宜生长的范围。这种氧化还原电位低的现象不仅存在于厌氧反应器中,在曝气池中的絮状泥浆中也存在。

4、 微生物活动

厌氧活性污泥的活性可以用最大比甲烷产率和最大比COD去除率来表示。好氧活性污泥的活性也可以用最大比COD去除率来表示。

微生物的活性越高,耗氧速度和还原物质生成速度越快,ORP降低速度越快。

ORP是反映水体宏观氧化还原性质的综合指标。影响因素有很多种。除了上述主要影响因素外,还有压力、有机物、固体物、微生物种类等因素。

这些因素不是孤立的,它们相互影响,相互制约。因此,水体的氧化还原性能也是多种因素综合作用的结果。

03
ORP在污水处理中的应用

早些时候,氧化还原电位主要用于工业废水的处理,特别是金属精加工中产生的一些废水的处理。后来逐渐广泛应用于市政污水处理厂。

污水系统中存在多个可变价离子和溶解氧,即多个氧化还原对。通过ORP在线监测仪,可以在很短的时间内检测出污水中的氧化还原电位,无需在实验室进行采样测量。时间可以大大缩短测试过程,提高工作效率。

污水处理系统中重要的氧化还原反应包括碳、氮、磷等有机污染物的生物降解,有机物的水解和酸化,硝化和反硝化,生物厌氧磷释放,好氧磷吸收等。

1、在污水处理的各个阶段,微生物所需的氧化还原电位是不同的

一般好氧微生物可在+100mV以上生长,最适宜的范围为+300+400mV;兼性厌氧微生物在+100mV以上进行有氧呼吸,在+100mV以下进行厌氧呼吸;专性厌氧菌对细菌的要求是-200-250mV,专性厌氧产甲烷菌的要求是-300-400mV,最适合的是-330mV

好氧活性污泥系统中正常的氧化还原环境在+200+600mV之间。废水生化处理中常见反应过程的适宜ORP值范围如下表所示:

2、作为好氧生物处理、缺氧生物处理和厌氧生物处理的控制策略


通过监测和管理废水的ORP,管理者可以人为地控制生物反应的发生。通过改变工艺操作的环境条件,例如:

增加曝气速率以增加溶解氧浓度

添加氧化性物质等提高氧化还原电位的措施

减少曝气量,降低溶解氧浓度

添加碳源和还原物质降低氧化还原电位,从而促进或阻止反应的进行。

因此,管理者可以将ORP作为好氧生物处理、缺氧生物处理和厌氧生物处理的控制参数,以达到更好的处理效果。


好氧生物处理:

ORP COD 去除和硝化有很好的相关性。通过ORP控制好氧曝气量,可以避免曝气时间不足或过长,保证处理后出水的水质。

缺氧生物处理:

ORP与缺氧生物处理过程中脱氮状态的氮浓度存在一定的相关性,可作为判断脱氮过程是否结束的标准。相关实践表明,在反硝化和反硝化过程中,当ORP对时间的导数小于-5时,反应更为彻底。出水含有硝态氮,可防止硫化氢等多种有毒有害物质的产生。

厌氧生物处理:

在厌氧反应过程中,当产生还原性物质时,ORP值会降低;相反,当还原性物质减少时,ORP值会升高并在一定时间内趋于稳定。

总而言之,对于污水处理厂的好氧生物处理,ORPCODBOD生物降解、ORP与硝化反应具有良好的相关性。

对于缺氧生物处理,ORP与缺氧生物处理过程中处于反硝化状态的硝态氮浓度存在一定的相关性,可以作为判断反硝化过程是否结束的标准。

3、控制除磷工艺段的处理效果,提高除磷效果

对于生物除磷,除磷包括两个步骤:

一是在厌氧环境中磷的释放阶段。发酵菌在-100~-225mVORP条件下产生脂肪酸。脂肪酸被蓄磷细菌吸收,同时将磷释放到水体中。

二是好氧池中的聚磷菌开始降解前一阶段吸收的脂肪酸,同时从ATP中获取能量转化为ADP。这种能量储存需要从水中吸附过量的磷。吸附磷的反应要求好氧池中的ORP+。生物除磷的储存只能在25+250mV之间发生。

因此,工作人员可以通过ORP来控制除磷工艺段的处理效果,提高除磷效果。


当工作人员不想在硝化过程中反硝化或积累亚硝酸盐时,他们必须保持ORP值在+50mV以上。同样,管理人员防止下水道系统产生恶臭(H2S),管理人员必须保持管道中的ORP值在-50mV以上,以防止硫化物的形成和反应。

4、调整工艺曝气时间和强度,节能降耗

此外,工作人员还可以利用ORP与水中溶解氧的显着相关性,通过ORP调节工艺的曝气时间和曝气强度,在满足节能降耗的同时达到节能降耗的目的。生物反应条件。

综上所述,ORP的检测方法简单,设备价格低,测量精度高,检测数据实时显示。

通过ORP在线检测,工作人员可以根据实时反馈的信息快速掌握污水净化反应过程和水污染状态信息,从而实现污水处理环节的精细化管理和水环境质量的高效管理.

但是,如上所述,在废水处理中,氧化还原反应很多,每个反应器中影响ORP的因素都不一样。

因此,在污水处理中,工作人员需要根据污水厂的实际情况,进一步研究水中溶解氧、pH、温度、盐度等因素与ORP的关系,建立适合不同水体的ORP控制参数。 .


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