Para os amigos que trabalham em tratamento de água ou reações bioquímicas, quando se trata de ORP (potencial de oxirredução), eles podem se sentir sobrecarregados - essa coisa é invisível e intangível, com valores saltando para frente e para trás. Às vezes, mesmo que os indicadores pareçam corretos, quando o ORP entra em colapso, todo o sistema terá problemas. Na verdade, não há necessidade de tratar o ORP como um "misticismo". Sua essência é o "termômetro" do "ambiente redox" no sistema bioquímico. Controlar o ORP é criar "condições de vida" confortáveis para os microrganismos e deixá-los trabalhar bem. Hoje, vamos falar em linguagem simples sobre como controlar o ORP, de "por que controlá-lo" a "como operá-lo especificamente". Vamos explicar passo a passo.
Primeiramente, precisamos entender: o que exatamente é ORP? Não precisamos lembrar dos termos técnicos "energia potencial de transferência de elétrons". Simplificando, um valor de ORP alto indica que há "mais oxidantes" no sistema e o ambiente é tendencioso para a "oxidação"; Um valor baixo significa "mais agentes redutores" e um ambiente que tende a ser "redutor". E os microrganismos no sistema bioquímico são os "mestres de escolher o ambiente" - bactérias aeróbicas preferem ambientes que são tendenciosos para a oxidação (ORP é geralmente positivo por dezenas a centenas de mV), bactérias anaeróbicas têm que trabalhar em ambientes fortemente redutores (ORP é geralmente negativo por centenas de mV), e até mesmo bactérias facultativas têm que ajustar seu "modo de trabalho" de acordo com as mudanças no oxigênio, carbono, nitrogênio e outras coisas no ambiente. Portanto, o ORP não é um indicador opcional, é um sinal chave para nós julgarmos se os microrganismos estão confortáveis vivendo ou não, e se estão trabalhando ou não. Por exemplo, se o ORP no tanque aeróbico cair repentinamente, é muito provável que seja devido à aeração insuficiente, fazendo com que as bactérias aeróbicas "sufocem por falta de oxigênio"; Quando o ORP do tanque anaeróbico atinge um valor positivo, acabou. O oxigênio vaza e as bactérias anaeróbicas "atacam" diretamente, e a produção de metano para.
Qual é a lógica central para controlar o ORP? Apenas uma coisa: "Ajuste conforme necessário" - primeiro, esclareça o que seu sistema bioquímico deve fazer (é degradar o DQO? Ou é desnitrificação e remoção de fósforo? Ou produzir biogás? ）Então, determine qual microrganismo é necessário para "dominar o trabalho" e, finalmente, estabilize o ORP na faixa correspondente com base nas necessidades do microrganismo. Não se trata de dizer 'quanto maior o valor, melhor', nem 'quanto menor o valor, melhor'. Por exemplo, durante a desnitrificação, as bactérias aeróbicas são necessárias para a nitrificação (nitrogênio amoniacal para nitrogênio nitrato), e o ORP precisa ser controlado em +200~+400mV; durante a desnitrificação (nitrogênio nitrato para nitrogênio), as bactérias facultativas precisam ser substituídas, e o ambiente precisa ser reduzido para -50~+50mV. Se o ORP não diminuir neste momento, as bactérias desnitrificantes não funcionarão de forma alguma, e o nitrogênio nitrato se acumulará na água. Portanto, o primeiro passo é esclarecer a "faixa alvo", que é o "navegador" que controla o ORP. Sem isso, as operações subsequentes serão apenas brincadeiras.
Em seguida, vem o mais prático: como ajustar o ORP especificamente? Vamos falar sobre diferentes cenários, afinal, a jogabilidade dos sistemas aeróbicos, anaeróbicos e anóxicos é diferente. Vamos fazer um por um.
Primeiro, vamos falar sobre sistemas aeróbicos, como tanques aeróbicos e filtros biológicos aerados. O cerne é o "controle de oxigênio" porque o oxigênio é o principal oxidante aqui, e o ORP e o oxigênio dissolvido (OD) estão quase "ligados". Muitos amigos cometem um erro: eles acham que quanto maior a aeração, maior o oxigênio dissolvido (OD) e mais estável o ORP será - na verdade, se o OD for muito alto, o ORP subirá muito, o que não só desperdiça eletricidade, mas também pode inibir certas bactérias aeróbicas (como aquelas que degradam matéria orgânica difícil de degradar); Se o OD for muito baixo, o ORP cairá novamente, as bactérias aeróbicas não conseguem respirar, o DQO não consegue diminuir e o nitrogênio amoniacal não consegue ser nitrificado. Como devemos ajustá-lo?
Primeiramente, precisamos monitorar de perto a relação entre OD e ORP. A situação de cada sistema é diferente. Por exemplo, em alguns tanques aeróbicos, quando o OD está entre 2-3mg/L, o ORP apenas estabiliza em +250~+300mV. Então, vamos controlar o OD dentro dessa faixa, e o ORP naturalmente se estabilizará. Como controlar o OD? A maneira mais direta é ajustar a abertura da válvula de aeração ou a frequência do ventilador de aeração - agora muitas estações de tratamento de água usam o "controle de ligação OD-ORP", por exemplo, definindo o alvo de ORP para +300mV. Quando o ORP está abaixo de 280mV, o sistema liga automaticamente a aeração; Se for superior a 320mV, reduza a aeração, sem necessidade de as pessoas monitorarem e ajustarem, é conveniente e preciso.
Além disso, a relação carbono-nitrogênio no sistema aeróbico também pode afetar o ORP. Por exemplo, se o DQO da água de entrada aumentar repentinamente e os microrganismos "comerem mais", o consumo de oxigênio aumentará. Neste momento, mesmo que a aeração não seja ativada, o OD ainda diminuirá e o ORP também diminuirá. Nessa situação, não basta apenas ajustar a aeração, mas também analisar a carga de entrada. Se o DQO continuar alto, pode ser necessário ajustar a entrada (como diluir uma parte da água tratada com refluxo), ou suplementar alguns nutrientes (como adicionar ureia ou fosfato de di-hidrogênio de potássio se nitrogênio e fósforo não forem suficientes), para que os microrganismos possam "comer uniformemente" e o consumo de oxigênio seja estável, e o ORP não flutuará.
Falando de sistemas anaeróbicos, como reatores UASB e IC, o objetivo é estabilizar o ORP em -200~-400mV (estágio de produção de metano). A chave aqui é "prevenir o oxigênio" e "controlar as fontes de carbono", porque os sistemas anaeróbicos são todos "sensíveis ao oxigênio". Um pouco de oxigênio entra, e o ORP vai disparar, "envenenando" diretamente os microrganismos.
Primeiramente, é necessário fazer um bom trabalho de "vedação", que é a base da fundação. Muitos tanques anaeróbicos de amigos têm ORP instável e, após a verificação, descobriu-se que há vazamento de ar no tubo de entrada ou a placa da tampa superior do reator não está bem fechada, fazendo com que o ar entre no tanque. Portanto, após cada manutenção, é necessário verificar a condição de vedação e é melhor adicionar uma "vedação de água" ao tubo de entrada para evitar a entrada de ar com esgoto. Além disso, se dispositivos como bombas de refluxo e agitadores em sistemas anaeróbicos exigirem resfriamento a ar, é importante ter cuidado para não deixar o ar vazar para a água, caso contrário, será verdadeiramente como um 'dique de mil milhas destruído por ninhos de formigas'.
Em seguida, há o controle da fonte de carbono e do pH. Quando os microrganismos anaeróbicos degradam a matéria orgânica, eles produzem metano e dióxido de carbono, que são agentes redutores que podem manter um ambiente redutor. Se o DQO da água de entrada for muito baixo, os microrganismos não conseguirão comê-lo e o agente redutor não será suficiente, fazendo com que o ORP flutue para cima; Se o DQO for muito alto, os microrganismos vão "comer tudo" e produzir muitos ácidos graxos voláteis (AGV), levando a uma diminuição do pH. Quando o pH está abaixo de 6,5, as bactérias produtoras de metano param de funcionar e o ORP também se torna caótico. Portanto, é necessário medir regularmente o DQO da água de entrada e os AGV e o pH na piscina. Se o DQO não for suficiente, adicione algumas fontes de carbono (como glicose, metanol ou águas residuais orgânicas de alta concentração). Se os AGV forem muito altos, adicione álcali (como hidróxido de sódio, carbonato de sódio) para ajustar o pH. Geralmente, o pH é controlado em 7,0-7,5, e o ORP tem menos probabilidade de ter problemas.
Há outro pequeno detalhe: quando o sistema anaeróbico é iniciado, o ORP é particularmente difícil de controlar porque a população microbiana é pequena no início e o ambiente de redução não foi estabelecido. Não se preocupe, adicione lentamente águas residuais de baixa concentração para permitir que os microrganismos se multipliquem pouco a pouco. Ao mesmo tempo, você também pode adicionar um pouco de "lodo inoculado" (como lodo de outros tanques anaeróbicos) para acelerar o estabelecimento do ambiente de redução. Quando o ORP estabilizar abaixo de -200mV, aumente gradualmente a carga de entrada, caso contrário, é fácil "falha na inicialização".
Finalmente, vamos falar sobre sistemas anóxicos, como tanques de desnitrificação, onde o ORP alvo é geralmente entre -50~+50mV. O cerne aqui é "controle da fonte de carbono e prevenção de oxigênio", porque as bactérias desnitrificantes precisam de fontes de carbono como "alimento" e não deve haver interferência de oxigênio (caso contrário, elas priorizarão o oxigênio em relação ao nitrogênio nitrato).
Muitos amigos não conseguem diminuir o ORP de seus tanques de desnitrificação, então a primeira coisa a verificar é se há vazamento de oxigênio - por exemplo, se o tanque aeróbico na frente do tanque de desnitrificação tiver muita aeração, o OD transporta esgoto para o tanque de desnitrificação, ou se o agitador no tanque de desnitrificação é "agitação por aeração" (que é o mais difícil e oxigena diretamente o tanque), mesmo que uma fonte de carbono seja adicionada, o ORP não pode ser diminuído. Portanto, a agitação do tanque de desnitrificação deve usar "agitação mecânica" (como agitação por lâmina) e não pode usar agitação por aeração; Se o OD do efluente do tanque aeróbico for muito alto, um "tanque de desgaseificação" deve ser adicionado na frente do tanque de desnitrificação para remover parte do oxigênio na água.
Em seguida, há 'a quantidade de fonte de carbono deve ser suficiente'. Quando as bactérias desnitrificantes degradam o nitrogênio nitrato, elas precisam de uma fonte de carbono (como DQO) como doador de elétrons. Se a fonte de carbono for insuficiente, mesmo sem oxigênio, elas não terão força para trabalhar e o ORP não será estável. Como determinar se a fonte de carbono é suficiente? A relação carbono-nitrogênio (C/N) pode ser calculada. Geralmente, a desnitrificação requer uma relação C/N de 5~8:1. Por exemplo, se o nitrogênio nitrato no influente for 50mg/L, o DQO deve ser pelo menos 250~400mg/L. Se não for suficiente, fontes de carbono como metanol, acetato de sódio ou DQO de esgoto doméstico devem ser suplementadas. Ao suplementar, não adicione muito de uma vez, caso contrário, o DQO permanecerá no sistema posterior. É melhor "adicionar uma pequena quantidade várias vezes" e monitorar as mudanças no ORP e no nitrogênio nitrato. Se o ORP permanecer estável em torno de 0mV e o nitrogênio nitrato continuar a diminuir, isso indica que a fonte de carbono foi adicionada com precisão.
Além dessas operações específicas, também existem várias "dicas gerais" que podem ser usadas em sistemas aeróbicos, anaeróbicos ou anóxicos, que podem ajudá-lo a evitar muitos desvios.
A primeira é 'Não se concentre apenas no ORP como um indicador', ele deve ser vinculado a outros indicadores. Por exemplo, se o ORP do tanque aeróbico diminuir, você precisa verificar se o OD diminuiu, o DQO aumentou e o nitrogênio amoniacal não diminuiu; Quando o ORP do tanque anaeróbico aumenta, é necessário verificar se o pH está baixo, se os AGV estão altos e se há vazamento de oxigênio - o ORP é um "soldado de sinal", não uma "causa", apenas olhar para o ORP não consegue encontrar o problema, e precisa ser analisado em conjunto com indicadores como OD, pH, DQO, nitrogênio amoniacal e AGV para encontrar com precisão "onde ajustar".
A segunda é "definir uma faixa razoável de flutuações" e não buscar "estabilidade absoluta". O próprio sistema bioquímico tem flutuações (como mudanças na qualidade da água de entrada e na temperatura), e é normal que o ORP flutue ligeiramente. Por exemplo, o ORP do tanque aeróbico é definido em +300mV, permitindo que ele oscile entre 280-320mV. Contanto que não exceda essa faixa, os microrganismos podem se adaptar e não precisam ajustá-lo muito sempre que houver uma flutuação, caso contrário, tornará o sistema mais instável. Por exemplo, quando a válvula de aeração abre e fecha intermitentemente, o oxigênio dissolvido (OD) flutua entre alto e baixo, deixando os microrganismos em perda.
A terceira é "calibrar regularmente o instrumento", não deixe o eletrodo ORP "enganá-lo". O eletrodo ORP pode envelhecer ou ser coberto por poluentes na água (como manchas de óleo e biofilmes) ao longo do tempo, e os valores medidos podem ser imprecisos - por exemplo, se o ORP real for +200mV e o eletrodo exibir +100mV, você pode pensar que a aeração não é suficiente e aumentar a aeração, mas o ORP realmente aumenta para +300mV, o que pode realmente causar problemas. Portanto, geralmente é recomendado calibrar o eletrodo ORP uma vez por semana, usando uma solução tampão padrão (como uma solução tampão pH 7,0, com um ORP de cerca de +200mV, dependendo das instruções da solução tampão), limpando qualquer sujeira no eletrodo para garantir que os valores medidos sejam precisos, para que o controle seja significativo.
Finalmente, para resumir: controlar o ORP não é uma "tecnologia de alta precisão", o cerne é "primeiro esclarecer a faixa alvo, depois identificar os fatores influenciadores e, finalmente, ajustar conforme necessário". O sistema aeróbico se concentra no OD e na relação carbono-nitrogênio, o sistema anaeróbico se concentra na vedação e no pH, AGV, e o sistema anóxico se concentra na fonte de carbono e na prova de vazamento de oxigênio. Combinado com outros indicadores, a calibração regular dos instrumentos pode basicamente estabilizar o ORP. Lidar com sistemas bioquímicos é realmente como fazer amizade com microrganismos. Você pode entender seu temperamento (qual ambiente ORP eles gostam), criar condições confortáveis para eles, e eles naturalmente trabalharão bem. Uma vez que o sistema esteja estável, também teremos paz de espírito.
