تعريف وعوامل تؤثر وتطبيق ORP في معالجة مياه الصرف الصحي

لماذا تسبب العلاقة بين ORP وعوامل مختلفة ، مثل ORP و pH ، ORP و DO ، تغييرات في قيم ORP؟فهم العلاقة بين التغيرات في قيم ORP والعوامل المختلفةيجب أن نبدأ بتعريف ORP

1、 تعريف ORP هو الاسم الإنجليزي الكامل لـ ORP ، والذي يترجم إلى إمكانات التأكسيد والحد.هو الفرق بين إمكانات التأكسيد والحد من الكهرباء المؤشر والكهرباء المقارنة في السائل، والتي يمكن أن توفر مؤشرا شاملا لحالة التأكسيد والحد من النظام بأكمله. إذا كانت قيمة ORP منخفضة،يشير إلى أن محتوى المواد المقللة أو الملوثات العضوية في نظام معالجة مياه الصرف الصحي مرتفع، تركيز الأكسجين المذاب منخفض ، والبيئة المقللة هي السائدة. إذا كانت قيمة ORP مرتفعة ، فهذا يشير إلى أن تركيز الملوثات العضوية في مياه الصرف الصحي منخفض ،تركيز الأكسجين المذاب أو المواد المأكسة مرتفع، والبيئة المأكسة هي السائدة. تكنولوجيا معالجة المياه التقليدية للحد من الأكسدة لديها أوجه القصور مثل ظروف التحكم غير الدقيقة، وفقدان المواد الكيميائية،و غير صديقة للبيئةومع ذلك، بمساعدة أدوات قياس ORP واستخدام الإشارات الكهربائية ORP كوسائل للكشف والتحكم،يمكن تحسين مستوى التحكم الدقيق لتكنولوجيا معالجة المياه بتقليل الأكسدة بشكل كبير، وبالتالي تعزيز تأثير العلاج. مبدأ الكشف له يشبه الـ pH ، والعديد من أدوات الكشف عن الـ pH عبر الإنترنت لديها طريقة الكشف عن قناتين ، بما في ذلك قناة الكشف عن ORP.في ملخص، ORP هو اتجاه مهم لتطوير تكنولوجيا التحكم التلقائي والتحكم الدقيق اللاهوائي في محطات معالجة مياه الصرف الصحي ، والتي لها أهمية كبيرة لتوفير الطاقة ،التحكم في مسارات الأيض في الكائنات الدقيقة الديونية، وتحسين كفاءة العلاج

2、 بسبب العديد من تفاعلات تخفيض الأكسدة التي تحدث في معالجة مياه الصرف الصحي والعوامل المختلفة التي تؤثر على ORP في كل مفاعل،من الصعب تحديد العامل الذي هو السبب الرئيسي لتغيرات ORPعلى سبيل المثال ، هناك العديد من المواد العضوية في نظام معالجة الوحل النشط ، والتغيرات الكبيرة في تركيز المادة العضوية تسبب تغيرات صغيرة في ORP ،ولكن من الصعب تحديد أي مادة عضوية هي السبب الرئيسي لتغيرات ORPلذلك، قبل دراسة التأثير الإشاري لتغييرات ORP على معالجة مياه الصرف الصحي، من الضروري أولاً فهم العوامل التي تؤثر على تغيراتها.

1كما هو معروف ، يشير الأكسجين المذاب (DO) إلى كمية الأكسجين المذاب في الماء. في خزان هوائي ، يجب أن يتم التحكم في DO عند الخروج عند 2mg / l ، ولتهوية الأكسجين النقي ،يجب السيطرة عليه عند 4mg/lيجب أن يكون DO من خزان denitrification المضادة للأكسجين 0.5mg / l. في الخزانات الالتهاب الحيوي، الأكسجين الجزيئي غير موجود أساسا، والنيتريتين النيتريتين أقل من 0.2mg / l.كمواد أكسدة في معالجة مياه الصرف الصحيفي المياه النقية، هناك علاقة خطية بين لوغاريتم ORP و DO، و ORP يزداد مع زيادة DO.في معالجة مياه الصرف الصحي، قيمة الحموضة هي عامل تحكم مهم. الحموضة المثلى لنمو الكائنات الدقيقة الهوائية والبكتيريا المنتجة لحمض التخمير هي 6.5 إلى 8.5، في حين أن الحموضة المثلى للبكتيريا المنتجة للميثان هي 6.8-7

2للسيطرة على قيمة الحموضة المناسبة ، يتم تحقيقها بشكل عام عن طريق تعديل مع القلي. النشاط الأيضوي للملوثات الميكروبية له تأثير كبير على قيمة الحموضة.خلال مرحلة إنتاج الحمض، البكتيريا المنتجة للحمض تحلل الجزيئات العضوية الكبيرة لإنتاج الأحماض الدهنية و ثاني أكسيد الكربون، والتي لها تأثير خفض لـ pH.إنتاج الأمونيا أثناء تحلل البروتين له تأثير في زيادة درجة الحموضةأثناء مرحلة إنتاج الميثان، يمكن للبكتيريا المنتجة للميثان استخدام حمض الخل لإنتاج الميثان، والذي يمكن أن يزيد من قيمة حموضة النظام.قيمة الحموضة هي عامل مهم يسبب ارتفاع وانخفاض ORP، وكلما ارتفعت قيمة الحموضة، كلما انخفضت ORP. كلما انخفضت قيمة الحموضة، كلما ارتفعت ORP.الارتباط بين الـ pH و ORP ليس قويًا مثل الماء النقي بسبب تأثير النشاط الميكروبي، الأكسجين المذاب، وعوامل أخرى على ORP.

3الحرارة
درجة الحرارة هي مؤشر مهم جداً في عملية معالجة مياه الصرف الصحي.في حين أن الكائنات الحية الدقيقة الحيوية لديها درجات حرارة مثالية حول 35 و 55 درجة مئوية.
في عملية معالجة مياه الصرف الصحي الاحتياطية، تغيرات درجة الحرارة لها تأثير كبير على تكوين وتكاثر الكائنات الدقيقة، ومعدل إنتاج الميثان،و أداء الركود للطينولذلك لضمان استقرار تشغيل خزان الاطفاء،يتم ضبط درجة حرارة مياه الصرف الصحي بشكل عام إلى 35 °C أو 55 °C من خلال أبراج التبريد وتسخين البخار قبل دخول الخزان اللاهوائي.
أظهرت ممارسة البحث أن كلما ارتفعت درجة حرارة المحلول، انخفضت ORP للمحلول؛ تأثير درجة الحرارة هو أيضا نفسها في عملية معالجة مياه الصرف الصحي.,كلما ارتفعت درجة الحرارة في عملية معالجة المياه ، كلما انخفضت ORP ، والتي ترتبط أيضًا بانخفاض مجموعات جزيئات المياه الناجمة عن زيادة درجة الحرارة.
بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تؤدي التغيرات في درجة الحرارة أيضًا إلى تغييرات في الحموضة، وذوبان الغاز، والنشاط البيولوجي، والتوازن بين ملوثات المياه، مما يؤثر على ORP.
4تكوين الكائنات الدقيقة
في أنظمة معالجة مياه الصرف الصحي البيولوجية، هناك نظام بيئي فريد.
في المفاعل الحيوي اللاهوائي ذو المرحلتين ، تم تحقيق فصل فعال للبكتيريا المنتجة للحمض والبكتيريا المنتجة للميثان ، مما يسهل التحكم في النظام والإدارة.في UASB يهيمن عليها الطين الطينتم فحص البكتيريا المنتجة للحمض والبكتيريا المنتجة للميثان بشكل متسلسل على طول اتجاه تدفق المياه.الأنواع البكتيرية المهيمنة تتحول من البكتيريا المنتجة للحمض إلى البكتيريا المنتجة للميثان من الخارج إلى الداخل.
في أنظمة التفاعل اللاهوائي ، من الضروري السيطرة على تركيز DO و ORP منخفضة للغاية ، خاصة في مرحلة إنتاج الميثان ،حيث أن إمكانية تخفيض الأكسدة لا يمكن أن تتجاوز -330mV.

وجود الأكسجين المذاب (DO) أمر لا مفر منه في التدفق، ولكن تحت النظام البيئي الفريد،انخفضت ORP من النظام بسرعة إلى النطاق المناسب لنمو بكتيريا الميثان من خلال التأثيرات التآزرية والتعايشية بين الكائنات الدقيقة الهوائيةهذه الظاهرة منخفضة إعادة أكسيد الكربون موجودة ليس فقط في المفاعلات الالتهابية، ولكن أيضا في الوحل الطحالب في خزانات الهواء. 5.يمكن تمثيل نشاط الكائنات الحية الدقيقة في الوحل النشط اللاهوائي عن طريق الحد الأقصى لمعدل إنتاج الميثان والحد الأقصى لمعدل إزالة CODيمكن أيضاً التعبير عن نشاط الوحل النشط الهوائي عن طريق الحد الأقصى لمعدل إزالة COD المحدد.كلما زادت سرعة استهلاك الأكسجين وإنتاج المواد الخفيفة، وكلما كان الانخفاض في ORP أسرع. ORP ، كمؤشر شامل يعكس خصائص redox الكبيرة للمجالس المائية ، له عوامل مختلفة تؤثر.بالإضافة إلى العوامل الرئيسية المؤثرة المذكورة أعلاههناك أيضا عوامل مثل الضغط والمواد العضوية والمواد الصلبة والأنواع الميكروبية. هذه العوامل ليست معزولة، فهي تؤثر وتقييد بعضها البعض.خصائص أكسدة التكسير الخارجي للمسطحات المائية هي أيضا نتيجة لمزيج من العوامل المتعددة.

3、 تطبيق ORP في معالجة مياه الصرف الصحي. في الأيام الأولى، تم استخدام إمكانات التكسير التخفيضي بشكل رئيسي في معالجة مياه الصرف الصناعي،خاصة في معالجة مياه الصرف الصحي الناتجة عن المعالجة الدقيقة للمعادنفي وقت لاحق ، تم استخدامه تدريجيا على نطاق واسع في محطات معالجة مياه الصرف الصحي البلدية. هناك العديد من أيونات القيمة والأكسجين المذاب في نظام مياه الصرف الصحي ، وهي أزواج ريدوكس متعددة.من خلال أدوات المراقبة عبر الإنترنت، يمكن الكشف عن إمكانات الحد من الأكسدة في مياه الصرف الصحي في فترة زمنية قصيرة جدا، دون الحاجة إلى أخذ العينات والقياس في المختبر.هذا يمكن أن يقلل كثيرا من عملية الاختبار وتحسين كفاءة العملتتضمن ردود الفعل الحيوية المهمة في أنظمة معالجة مياه الصرف الصحي تدهور الملوثات العضوية مثل الكربون والنيتروجين والفوسفور والتحليل المائي وتحملي المواد العضوية.ردود الفعل النترة و denitrification، إطلاق الفوسفور الجهازي من قبل الكائنات الحية، امتصاص الفوسفور الجهازي، الخ.
1. تختلف إمكانات تخفيض الأكسدة المطلوبة من قبل الكائنات الحية الدقيقة في المراحل المختلفة لمعالجة مياه الصرف الصحي. بشكل عام يمكن أن تنمو الكائنات الحية الدقيقة الهوائية فوق + 100mV ،مع النطاق الأمثل من +300 إلى +400mV؛ تنشط الكائنات الدقيقة اللاهوائية الاختيارية في التنفس الهوائي فوق + 100mV والتنفس اللاهوائي تحت + 100mV ؛ يتطلب البكتيريا اللاهوائية اللاهوائية من -200 إلى -250 mV ،مع الميثانوجينات اللاهوائية الملزمة التي تتطلب -300 إلى -400 ملف، والمتوسط الأمثل هو -330 م. البيئة العادية للأكسدة الاحتياطية في نظام عملية الوحل النشط الهوائي هي بين + 200 و + 600 م.يظهر نطاق قيم ORP المناسب لعمليات التفاعل الشائعة في معالجة مياه الصرف الصحي الكيميائية في الجدول التالي:
2كاستراتيجية مكافحة في المعالجة البيولوجية الهوائية، المعالجة البيولوجية غير السامة، والمعالجة البيولوجية الديونية، من خلال مراقبة وإدارة ORP من مياه الصرف الصحي،يمكن لموظفي الإدارة السيطرة بشكل مصطنع على حدوث ردود الفعل البيولوجيةمن خلال تغيير الظروف البيئية لعملية العملية، مثل زيادة معدل التهوية، وزيادة تركيز الأكسجين المذاب، وإضافة المواد المأكسة،يمكن اتخاذ تدابير لزيادة قدرة الحد من الأكسدة، تقليل معدل التهوية، وتقليل تركيز الأكسجين المذاب، وإضافة مصادر الكربون والمواد التخفيضية للحد من إمكانات الحد من الأكسدة،مما يعزز أو يمنع تقدم التفاعللذلك، يمكن للمديرين استخدام ORP كمعلمة تحكم في العلاج البيولوجي الهوائي، العلاج البيولوجي الاطفالية، والعلاج البيولوجي الاطفالية لتحقيق نتائج علاج أفضل.

العلاج البيولوجي الهوائي:
ORP له علاقة جيدة مع إزالة COD والنيتريفيكيشن. من خلال التحكم في معدل الهواء الهوائي من خلال ORP ، يمكن تجنب وقت الهواء غير الكافي أو المفرط ،ضمان جودة مياه الصرف الصحي المعالجة. المعالجة البيولوجية الالتهابية: هناك علاقة معينة بين ORP وتركيز النيتروجين في حالة التطهير أثناء المعالجة البيولوجية الالتهابية.والتي يمكن استخدامها كمعيار لتحديد ما إذا كانت عملية التطهير قد انتهتوقد أظهرت الممارسة ذات الصلة أنه في عملية التطهير، عندما يكون مشتق ORP فيما يتعلق بالوقت أقل من -5، يكون التفاعل أكثر دقة.المياه الصادرة تحتوي على النيتروجين النتراتي، والتي يمكن أن تمنع إنتاج مختلف المواد السامة والضارة، مثل كبريتيد الهيدروجين.عندما يتم إنتاج مواد تخفيف، فإن قيمة ORP ستنخفض. على العكس من ذلك ، مع انخفاض المواد المقللة ، ستزداد قيمة ORP وتتجه إلى الاستقرار على مدى فترة زمنية معينة.هناك علاقة جيدة بين ORP وتحلل بيولوجي لـ COD و BOD، فضلا عن تفاعلات ORP و nitrification ، للتعليم البيولوجي الهوائي في محطات معالجة مياه الصرف الصحي.هناك علاقة معينة بين ORP وتركيز النيتروجين النتراتي في حالة تجريد النيتروجين أثناء عملية المعالجة البيولوجية اللاهوائية، والتي يمكن أن تستخدم كمعيار لتحديد ما إذا كانت عملية إزالة النيترات قد انتهت. 3.يتضمن التحكم في كفاءة معالجة عملية إزالة الفوسفور وتحسين كفاءة إزالة الفوسفور لإزالة الفوسفور البيولوجي خطوتين: أولاً ، في البيئة الديونية ، يتم إجراء مرحلة إطلاق الفوسفور. تنتج بكتيريا التخمير الأحماض الدهنية في ظل ظروف ORP من -100 إلى -225 mV ،التي يتم امتصاصها من قبل البكتيريا المتراكمة من البوليفوسفات ويتم إطلاقها في الماءثانياً، في الخزان الهوائي، تبدأ البكتيريا المتراكمة الفوسفور في تدهور الأحماض الدهنية المستوعبة في المرحلة العليا وتحويلها من ATP إلى ADP للحصول على الطاقة.تخزين هذه الطاقة يتطلب امتصاص الفوسفور الزائد من الماء، ويتطلب تفاعل امتصاص الفوسفور ORP من + 25 إلى + 250mV في الخزان الهوائي لتخزين إزالة الفوسفور البيولوجي. لذلك ،يمكن للموظفين التحكم في كفاءة معالجة قسم عملية إزالة الفوسفور وتحسين تأثير إزالة الفوسفور من خلال ORPعندما لا يرغب الموظفون في التطهير أو تراكم النترات أثناء عملية التطهير ، يجب الحفاظ على قيمة ORP التي تتجاوز + 50mV.يجب على موظفي الإدارة الحفاظ على قيمة ORP تتجاوز -50mV في نظام الصرف الصحي لمنع تكوين الكبريتيدات وتفاعلها، لمنع توليد الروائح (H2S) في نظام الصرف الصحي.
4بالإضافة إلى ضبط وقت التهوية وكثافة العملية لتوفير الطاقة وتقليل الاستهلاك،يمكن للعمال أيضا استخدام الارتباط الكبير بين ORP والأكسجين المذاب في الماء لضبط وقت التهوية وكثافة العملية من خلال ORP، لتحقيق هدف الحفاظ على الطاقة والحد من الاستهلاك مع تلبية ظروف التفاعل البيولوجي.دقة قياس عالية، وعرض في الوقت الحقيقي من بيانات الكشف. من خلال الكشف ORP على الانترنت،يمكن للموظفين بسرعة فهم عملية تفاعل تنقية مياه الصرف الصحي ومعلومات حالة تلوث المياه على أساس ردود الفعل في الوقت الحقيقي، وبالتالي تحقيق إدارة دقيقة لعملية معالجة مياه الصرف الصحي وإدارة فعالة لجودة البيئة المائية.هناك العديد من تفاعلات الـ redox التي تحدث في معالجة مياه الصرف الصحي، والعوامل التي تؤثر على ORP في كل مفاعل مختلفة أيضا. لذلك، في معالجة مياه الصرف الصحي، يحتاج الموظفون إلى مزيد من دراسة الارتباط بين الأكسجين المذاب، درجة الحموضة، درجة الحرارة،الملوحة و ORP في المياه بناءً على الوضع الفعلي لمحطة الصرف الصحي، وتحديد معايير تحكم ORP مناسبة لمختلف مسطحات المياه.