¿Por qué la relación entre la ORP y varios factores, como la ORP y el pH, la ORP y la DO, causa cambios en los valores de la ORP?Comprender la relación entre las variaciones de los valores de los ORP y varios factores, tenemos que empezar con la definición de ORP!
1、 La definición de ORP es el nombre completo en inglés de ORP, que se traduce en potencial de oxidación-reducción.Es la diferencia entre el potencial de oxidación-reducción del electrodo indicador y el electrodo de comparación en el líquido, que puede proporcionar un indicador exhaustivo del estado de oxidación-reducción de todo el sistema.indica que el contenido de sustancias reductoras o contaminantes orgánicos en el sistema de tratamiento de aguas residuales es elevado, la concentración de oxígeno disuelto es baja y el entorno reductor es dominante. Si el valor de ORP es alto, indica que la concentración de contaminantes orgánicos en las aguas residuales es baja,la concentración de oxígeno disuelto o de sustancias oxidantes es elevadaLa tecnología tradicional de tratamiento de agua por reducción de la oxidación presenta deficiencias tales como condiciones de control inexactas, desperdicio de productos químicos,y poco amigable con el medio ambienteSin embargo, con la ayuda de instrumentos de medición ORP y el uso de señales eléctricas ORP como medios de detección y control,el nivel de control preciso de la tecnología de tratamiento de agua para reducir la oxidación puede mejorarse en gran medidaSu principio de detección es similar al pH, y muchos instrumentos de detección de pH en línea tienen un método de detección de dos canales, incluido el canal de detección ORP.En resumen, la ORP es una dirección importante para el desarrollo de la tecnología de control automático y el control preciso anaeróbico en las plantas de tratamiento de aguas residuales, que tiene una gran importancia para el ahorro de energía,Control de las vías metabólicas de los microorganismos anaeróbicos, y mejorar la eficacia del tratamiento.
2、 Debido a las numerosas reacciones de oxidación-reducción que se producen en el tratamiento de aguas residuales y a los diferentes factores que afectan al ORP en cada reactor,Es difícil determinar qué factor es la causa principal de los cambios en la ORP.Por ejemplo, hay muchas sustancias orgánicas en el sistema de tratamiento de lodos activados, y los grandes cambios en la concentración de materia orgánica causan pequeños cambios en el ORP,Pero es difícil determinar qué materia orgánica es la causa principal de los cambios de ORPPor lo tanto, antes de estudiar el efecto indicativo de los cambios en la ORP en el tratamiento de aguas residuales, es necesario comprender primero los factores que afectan a sus cambios.
1Como es bien sabido, el oxígeno disuelto (DO) se refiere a la cantidad de oxígeno disuelto en agua.debe controlarse en 4 mg/lEl DO del depósito de desnitrificación anóxica debe ser de 0,5 mg/l. En los depósitos anaeróbicos, el oxígeno molecular es prácticamente inexistente y el nitrato de nitrógeno es preferiblemente inferior a 0,2 mg/l.como oxidante en el tratamiento de aguas residualesEn agua pura, existe una relación lineal entre el logaritmo de ORP y DO, y ORP aumenta con el aumento de DO. 2.En el tratamiento de aguas residuales con pHEl pH óptimo para el crecimiento de microorganismos aeróbicos y bacterias productoras de ácido fermentativo es de 6,5 a 8.5, mientras que el pH óptimo para las bacterias que producen metano anaeróbico es de 6,8-7
2La actividad metabólica de los contaminantes microbianos tiene un impacto significativo en el valor del pH.Durante la fase de producción de ácidoLas bacterias productoras de ácidos descomponen las grandes moléculas orgánicas para producir ácidos grasos y dióxido de carbono, que tienen un efecto de reducción del pH.la producción de amoníaco durante la descomposición de las proteínas tiene un efecto de aumento del pHDurante la fase de producción de metano, las bacterias productoras de metano pueden utilizar el ácido acético para producir metano, lo que puede aumentar el valor del pH del sistema.El valor del pH es un factor importante que causa el aumento y la disminución de la ORP, y cuanto mayor sea el valor del pH, menor será la ORP; cuanto menor sea el valor del pH, mayor será la ORP.la correlación entre el pH y el ORP no es tan fuerte como en el agua pura debido a la influencia de la actividad microbiana, oxígeno disuelto, y otros factores en ORP.
3. Temperatura
La temperatura es un indicador muy importante en el proceso de tratamiento de aguas residuales.mientras que los microorganismos anaeróbicos tienen temperaturas óptimas alrededor de 35 °C y 55 °C.
En el proceso de tratamiento anaeróbico de aguas residuales, los cambios de temperatura tienen un impacto significativo en la composición y proliferación de los microorganismos, la tasa de producción de metano,y rendimiento de sedimentación del lodoPor lo tanto, para garantizar la estabilidad del funcionamiento del tanque anaeróbico,la temperatura de las aguas residuales se ajusta generalmente a 35 °C o 55 °C mediante torres de refrigeración y calefacción por vapor antes de entrar en el tanque anaeróbico.
La práctica de la investigación ha demostrado que cuanto mayor es la temperatura de la solución, menor es el ORP de la solución; el impacto de la temperatura es también el mismo en el proceso de tratamiento de aguas residuales.,Cuanto mayor sea la temperatura en el proceso de tratamiento del agua, menor será el ORP, que también está relacionado con la disminución de los grupos de moléculas de agua causada por el aumento de la temperatura.
Además, los cambios en la temperatura también pueden conducir a cambios en la acidez, la solubilidad en gases, la actividad biológica y el equilibrio entre los contaminantes del agua, afectando así a la ORP.
4Composición de los microorganismos
En los sistemas de tratamiento biológico de aguas residuales, existe un ecosistema único.
En un biorreactor anaeróbico de dos fases, se ha logrado una separación eficaz de las bacterias productoras de ácido y las bacterias productoras de metano, lo que facilita el control y la gestión del sistema.En el UASB dominado por el barro floculanteEn los lodos granulares anaeróbicos y en los biofilmes anaeróbicos, las bacterias productoras de ácido y las bacterias productoras de metano fueron seleccionadas secuencialmente a lo largo de la dirección del flujo de agua.las especies bacterianas dominantes cambian de bacterias productoras de ácido a bacterias productoras de metano desde el exterior hacia el interior.
En los sistemas de reacción anaeróbica es necesario controlar la concentración de DO y el ORP muy bajo, especialmente en la fase de producción de metano,con un potencial de reducción de oxidación no superior a -330 mV.
La presencia de oxígeno disuelto (DO) es inevitable en la entrada, pero bajo el ecosistema único,el ORP del sistema disminuye rápidamente hasta el rango adecuado para el crecimiento de bacterias de metano a través de los efectos sinérgicos y simbióticos entre microorganismos aeróbicosEste fenómeno de bajo potencial redox no sólo existe en los reactores anaeróbicos, sino también en los lodos floculantes de los tanques de aireación. 5.La actividad de los microorganismos en los lodos activados anaeróbicos puede representarse por la tasa máxima de producción específica de metano y la tasa máxima de eliminación específica de CODLa actividad de los lodos aeróbicos activados puede expresarse también por la tasa máxima de eliminación de DCO específica.Cuanto más rápido sea el consumo de oxígeno y la producción de sustancias reductorasEl ORP, como indicador integral que refleja las propiedades redox macroscópicas de las masas de agua, tiene varios factores influyentes.Además de los principales factores de influencia mencionados anteriormente, también hay factores como la presión, la materia orgánica, la materia sólida y las especies microbianas. Estos factores no están aislados, sino que se influyen y limitan mutuamente.Las propiedades redox de las masas de agua son también el resultado de una combinación de múltiples factores..
3、 La aplicación del ORP en el tratamiento de aguas residuales.especialmente en el tratamiento de aguas residuales generadas por el procesamiento de precisión de metalesMás tarde, se utilizó gradualmente en plantas de tratamiento de aguas residuales municipales.Mediante los instrumentos de seguimiento en línea de la ORP, el potencial de reducción de la oxidación en las aguas residuales puede detectarse en un período de tiempo muy corto, sin necesidad de muestreo y medición en el laboratorio.Esto puede acortar mucho el proceso de prueba y mejorar la eficiencia del trabajoLas reacciones redox importantes en los sistemas de tratamiento de aguas residuales incluyen la biodegradación de contaminantes orgánicos como el carbono, el nitrógeno y el fósforo, la hidrólisis y la acidificación de la materia orgánica,reacciones de nitrificación y desnitrificación, liberación de fósforo anaeróbico por los organismos, absorción de fósforo aeróbico, etc.
1El potencial de reducción de la oxidación requerido por los microorganismos varía en las diferentes etapas del tratamiento de aguas residuales.con un rango óptimo de +300 a +400 mVLos microorganismos anaeróbicos facultativos se dedican a la respiración aeróbica por encima de +100 mV y a la respiración anaeróbica por debajo de +100 mV; el requisito para las bacterias anaeróbicas obligadas es de -200 a -250 mV,con metanógenos anaeróbicos obligados que requieren de -300 a -400 mV, y el rango óptimo es de -330 mV. El entorno redox normal en el sistema de proceso de lodo activo aeróbico está entre +200 y +600 mV.El rango de valores de ORP adecuado para los procesos de reacción comunes en el tratamiento bioquímico de aguas residuales se muestra en el cuadro siguiente.:
2Como estrategia de control en el tratamiento biológico aeróbico, el tratamiento biológico anóxico y el tratamiento biológico anaeróbico, mediante el seguimiento y la gestión del ORP de las aguas residuales,El personal de gestión puede controlar artificialmente la aparición de reacciones biológicasAl cambiar las condiciones ambientales de la operación del proceso, como aumentar la velocidad de aireación, aumentar la concentración de oxígeno disuelto y añadir sustancias oxidantes,Se pueden tomar medidas para aumentar el potencial de reducción de la oxidación, reducir la velocidad de aireación, disminuir la concentración de oxígeno disuelto y añadir fuentes de carbono y sustancias reductoras para reducir el potencial de reducción de la oxidación,promoviendo o inhibiendo así el progreso de la reacciónPor lo tanto, los administradores pueden utilizar el ORP como parámetro de control en el tratamiento biológico aeróbico, el tratamiento biológico anaeróbico y el tratamiento biológico anaeróbico para lograr mejores resultados del tratamiento.
Tratamiento biológico aeróbico:
El ORP tiene una buena correlación con la eliminación de la DCO y la nitrificación. Al controlar la velocidad de aireación aeróbica mediante el ORP, se puede evitar un tiempo de aireación insuficiente o excesivo,garantizar la calidad del agua del efluente tratadoTratamiento biológico anaeróbico: existe una cierta correlación entre la ORP y la concentración de nitrógeno en el estado de desnitrificación durante el tratamiento biológico anaeróbico.que puede utilizarse como criterio para determinar si el proceso de desnitrificación ha terminadoLa práctica pertinente ha demostrado que en el proceso de desnitrificación, cuando el derivado de ORP con respecto al tiempo es inferior a -5, la reacción es más completa.El efluente contiene nitrato de nitrógenoTratamiento biológico anaeróbico: durante el proceso de reacción anaeróbica, se producen reacciones en las que se eliminan las sustancias tóxicas y nocivas.cuando se producen sustancias reductorasPor el contrario, a medida que disminuyen las sustancias reductoras, el valor de ORP aumentará y tenderá a estabilizarse durante un cierto período de tiempo.existe una buena correlación entre la ORP y la biodegradación de la DCO y de la DBO, así como reacciones de ORP y nitrificación, para el tratamiento biológico aeróbico en plantas de tratamiento de aguas residuales.existe una cierta correlación entre la ORP y la concentración de nitrato de nitrógeno en estado de desnitrificación durante el proceso de tratamiento biológico anaeróbico., que puede utilizarse como criterio para determinar si el proceso de desnitrificación ha concluido. 3.El control de la eficiencia del tratamiento del proceso de eliminación del fósforo y la mejora de la eficiencia de la eliminación del fósforo para la eliminación del fósforo biológico incluye dos pasos.: en primer lugar, en el entorno anaeróbico, se lleva a cabo la fase de liberación de fósforo.que son absorbidos por las bacterias que acumulan polifosfato y liberados en el aguaEn segundo lugar, en el tanque aeróbico, las bacterias que acumulan fósforo comienzan a degradar los ácidos grasos absorbidos en la etapa superior y los convierten de ATP en ADP para obtener energía.El almacenamiento de esta energía requiere la adsorción del exceso de fósforo del agua, y la reacción de adsorción de fósforo requiere una ORP de +25 a +250 mV en el tanque aeróbico para el almacenamiento biológico de eliminación de fósforo.el personal puede controlar la eficiencia del tratamiento de la sección del proceso de eliminación del fósforo y mejorar el efecto de eliminación del fósforo mediante ORPCuando el personal no desee la desnitrificación o la acumulación de nitritos durante un proceso de nitrificación, debe mantenerse un valor de ORP superior a +50 mV.El personal de gestión debe mantener un valor de ORP superior a -50 mV en el sistema de alcantarillado para evitar la formación y reacción de sulfuros., para evitar la generación de olores (H2S) en el sistema de alcantarillado.
4Además de ajustar el tiempo de aireación y la intensidad del proceso para ahorrar energía y reducir el consumo,Los trabajadores también pueden utilizar la correlación significativa entre el ORP y el oxígeno disuelto en agua para ajustar el tiempo de aireación y la intensidad del proceso a través del ORP.En resumen, el ORP tiene métodos de detección sencillos, precios bajos de los equipos,alta precisión de medición, y la visualización en tiempo real de los datos de detección.el personal puede comprender rápidamente el proceso de reacción de depuración de aguas residuales y la información sobre el estado de la contaminación del agua basada en retroalimentación en tiempo real, logrando así una gestión refinada del proceso de tratamiento de aguas residuales y una gestión eficiente de la calidad del medio ambiente acuático.Hay numerosas reacciones redox que ocurren en el tratamiento de aguas residualesPor lo tanto, en el tratamiento de aguas residuales, el personal debe estudiar más a fondo la correlación entre el oxígeno disuelto, el pH, la temperatura, la calidad de las aguas residuales y la calidad de la energía.salinidad y POR en el agua según la situación real de la planta de alcantarillado, y establecer los parámetros de control ORP adecuados para diferentes cuerpos de agua.
