純水設(shè)備對(duì)生物脫氮的深入探討
【純水設(shè)備http://m.creativeimagessc.com】廢水處理廠經(jīng)理需要意識(shí)到氧化還原電位ORP對(duì)廢水生物系統(tǒng)去除營(yíng)養(yǎng)元素(氮、磷)的作用的重要性。然而，氧化還原電位和任何控制參數(shù)一樣，必須保證我們分析的樣品數(shù)據(jù)足夠大，以便反應(yīng)系統(tǒng)的實(shí)際情況能夠更加準(zhǔn)確。工藝管理人員還應(yīng)結(jié)合生物池中的污泥濃度、溶解氧、微生物顯微鏡、硝酸鹽等參數(shù)，確定污水廠生物反硝化的具體操作。在線ORP數(shù)據(jù)可以實(shí)時(shí)觀察生物脫氮過(guò)程的變化，從而不斷優(yōu)化工藝控制方案。
值得注意的是，這些orp是普遍的經(jīng)驗(yàn)值，不能代表個(gè)別污水廠的標(biāo)準(zhǔn)值。在實(shí)際操作中，必須根據(jù)工廠的實(shí)際情況進(jìn)行判斷。了解ORP值的含義，確定生物池系統(tǒng)中氧化還原體系的類型，是每個(gè)工藝管理者在生物脫氮過(guò)程控制中需要了解的重要內(nèi)容。
對(duì)于生物脫氮，我們經(jīng)常使用化學(xué)方程式來(lái)描述生物脫氮的整個(gè)過(guò)程，同時(shí)也在檢測(cè)生化池內(nèi)各個(gè)階段的氨氮，總氮，硝酸鹽氮等來(lái)衡量硝化和反硝化的反應(yīng)進(jìn)行程度。但是大家知道總氮、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮的化驗(yàn)難度較大，花費(fèi)時(shí)間較長(zhǎng)，一般不能及時(shí)反應(yīng)出生物池各個(gè)階段的硝化和反硝化的情況，而溶解氧的檢測(cè)在厭氧和缺氧環(huán)境基本都在溶氧儀的檢測(cè)下限，很難據(jù)此判定反應(yīng)的進(jìn)行情況。為了更好的檢測(cè)生物脫氮的效果，很多污水廠都安裝了在線的ORP儀表，那么ORP在生物脫氮反應(yīng)中，究竟能起到怎樣的監(jiān)控作用呢？這一期的公眾號(hào)就來(lái)聊聊ORP的檢測(cè)在生物脫氮反應(yīng)中的作用。實(shí)驗(yàn)室純水設(shè)備
ORP的概念在之前的公眾號(hào)的文章中有相關(guān)內(nèi)容的介紹，大家可以點(diǎn)擊文后的鏈接閱讀。ORP作為氧化還原電位的檢測(cè)儀表，在污水廠中用來(lái)測(cè)量生物處理系統(tǒng)中釋放或接受化學(xué)反應(yīng)電子的能力。在微觀上，每一種不同的物質(zhì)都有一定的氧化-還原能力，這些氧化還原性不同的物質(zhì)能夠相互影響，最終構(gòu)成了一定的宏觀氧化還原性。也就是說(shuō)當(dāng)污水廠安裝的ORP檢測(cè)到電位為正時(shí)，表明生物處理系統(tǒng)傾向于接受電子，因?yàn)殡娮訋ж?fù)電荷，系統(tǒng)需要負(fù)電荷來(lái)使系統(tǒng)趨于中性，生物池內(nèi)的混合液顯示出一定的氧化性，也就是混合液是一種氧化系統(tǒng)。當(dāng)ORP檢測(cè)值電位值為負(fù)時(shí)，混合液內(nèi)的生物體傾向于釋放電子時(shí)，則顯示的電位為負(fù)，這個(gè)階段的混合液就是一個(gè)還原系統(tǒng)。氧化還原電位越高，氧化性越強(qiáng)，電位越低，氧化性越弱，為負(fù)則說(shuō)明溶液顯示出還原性。
在污水廠中，各種生化反應(yīng)所需的系統(tǒng)都不一樣，相關(guān)的文獻(xiàn)中對(duì)生化系統(tǒng)的各類反應(yīng)所需的ORP進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，如下表所示：
結(jié)合生物脫氮的過(guò)程，從前面的文章我們了解到，生物脫氮是由兩部分組成的，一部分是硝化反應(yīng)，氨氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽和亞硝酸鹽，這部分的反應(yīng)是由NH4+獲得氧原子O2-上的負(fù)電荷來(lái)完成的，因此這部分反應(yīng)我們可以認(rèn)為是氧化反應(yīng)，是要在一個(gè)氧化系統(tǒng)里完成的反應(yīng)。而第二步的NO3-轉(zhuǎn)化成氮?dú)猓且严跛猁}中的氧原子O2-再釋放到系統(tǒng)中，因此這個(gè)反應(yīng)是一個(gè)還原反應(yīng)，需要在還原系統(tǒng)下進(jìn)行。通過(guò)ORP在系統(tǒng)中的檢測(cè)作用，能夠確定出污水廠生物池各個(gè)階段處于哪一種環(huán)境，這種環(huán)境是否符合生物脫氮的兩部反應(yīng)。
污水廠的硝化作用是通過(guò)硝化細(xì)菌進(jìn)行的，由于是氧化反應(yīng)，一般檢測(cè)發(fā)生硝化反應(yīng)的生物池內(nèi)的ORP為+100至+350 mV。反硝化進(jìn)通過(guò)反硝化細(xì)菌進(jìn)行，是一個(gè)還原反應(yīng)，檢測(cè)反硝化的反應(yīng)的ORP為+50至-50 mV。
我們了解了生物脫氮與ORP檢測(cè)之間的關(guān)系以后，就來(lái)看看在污水廠中，怎樣檢測(cè)各個(gè)環(huán)節(jié)的ORP。在污水廠中，通常的作法是將ORP傳感器大約安裝在水池中間1/ 4的池體深度（即：4米深的生物池，淹沒(méi)傳感器約1米深）的位置，這樣可以避免水流，空氣溶氧等干擾。
以A２O工藝來(lái)說(shuō)，ORP測(cè)量的第一個(gè)也是最重要的位置是在脫氮作用的缺氧池內(nèi)。在缺氧池內(nèi)影響ORP的因素主要有：好氧混合液的內(nèi)回流量，內(nèi)回流污泥中的硝酸鹽含量，進(jìn)入到缺氧區(qū)的廢水含量，污泥濃度及微生物的狀態(tài)等。在這個(gè)區(qū)域的ORP應(yīng)介于-100和100 mV之間。
厭氧區(qū)是ORP測(cè)量的第二個(gè)位置。在這個(gè)區(qū)域，除磷的生物系統(tǒng)正在分解多磷酸鹽并且釋放正磷酸鹽，這個(gè)時(shí)期的聚磷菌需要一個(gè)還原性的的環(huán)境。一般的厭氧區(qū)的ORP為-150 mV左右。
雖然可以在好氧區(qū)安裝ORP傳感器，但是在實(shí)際應(yīng)用中在A20的好氧過(guò)程沒(méi)有必要的。因?yàn)槿芙庋?/span>DO的檢測(cè)是好氧池內(nèi)更好，更有效的控制手段。 如果一定要用ORP檢測(cè)，可以驗(yàn)證一下在好氧池中DO低于2.0mg/L時(shí)是否處于缺氧的還原狀態(tài)，可以通過(guò)ORP顯示的正負(fù)值來(lái)進(jìn)行判斷。正值的ORP顯示表明雖然好氧池內(nèi)的溶解氧低于我們?nèi)粘Ｋf(shuō)的2mg/L的程度，但仍然是一個(gè)好氧的氧化狀態(tài)。
要注意在一些改良的A２O工藝中，增加的前置缺氧區(qū)，在前置缺氧區(qū)中安裝的ORP傳感器可以大致判斷反硝化的內(nèi)回流污泥量是否充足。在前置的反硝化缺氧區(qū)域，ORP值應(yīng)介于-100和100 mV之間，而經(jīng)常的情況會(huì)介于-100和0 mV之間。
科學(xué)家通過(guò)對(duì)Oobactrum anthropi SY509細(xì)菌的研究表明在還原性越強(qiáng)的系統(tǒng)內(nèi)，反硝化反應(yīng)進(jìn)行的效果越好，下表表明細(xì)菌在不同的ORP環(huán)境下，對(duì)硝酸鹽還原的效果：
ORP水平對(duì)反硝化作用的影響
污水廠的管理人員需要知道，氧化還原電位ORP對(duì)污水生物系統(tǒng)對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素（氮、磷）去除過(guò)程系統(tǒng)的運(yùn)作的重要性。但是氧化還原電位與任何控制參數(shù)一樣，一定要確保我們分析的樣本數(shù)據(jù)有足夠大，這樣才能更精準(zhǔn)的反應(yīng)系統(tǒng)的實(shí)際情況。工藝管理人員同時(shí)也要結(jié)合生物池內(nèi)其他的參數(shù)檢測(cè)，比如污泥濃度，溶解氧，微生物鏡檢，硝酸鹽等，這些參數(shù)共同來(lái)確認(rèn)污水廠生物脫氮的具體運(yùn)行情況。在線ORP的數(shù)據(jù)可以對(duì)生物脫氮的過(guò)程變化進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測(cè)，以使工藝控制的解決方案不斷得到優(yōu)化。實(shí)驗(yàn)室純水設(shè)備
大家要特別注意，這些ORP都是普遍的經(jīng)驗(yàn)數(shù)值，不能代表個(gè)性污水廠內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值，在實(shí)際運(yùn)行中，一定要結(jié)合本廠內(nèi)的實(shí)際情況來(lái)進(jìn)行判斷。了解ORP正負(fù)數(shù)值代表的含義，確定生物池系統(tǒng)內(nèi)處于一個(gè)什么樣的氧化還原系統(tǒng)，是每個(gè)工藝管理人員在進(jìn)行生物脫氮工藝控制中所需要了解的重要內(nèi)容。更多環(huán)保及純水處理設(shè)備資訊請(qǐng)關(guān)注皙全蘇州純水設(shè)備網(wǎng)。
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