Bagi teman-teman yang bekerja di pengolahan air atau reaksi biokimia, ketika berbicara tentang ORP (potensi oksidasi-reduksi), mereka mungkin merasa kewalahan - benda ini tidak terlihat dan tidak berwujud, dengan nilai yang naik turun. Terkadang, meskipun indikatornya tampak benar, ketika ORP runtuh, seluruh sistem akan bermasalah. Faktanya, tidak perlu memperlakukan ORP sebagai "mistisisme". Esensinya adalah "termometer" dari "lingkungan redoks" dalam sistem biokimia. Mengendalikan ORP berarti menciptakan "kondisi hidup" yang nyaman bagi mikroorganisme dan membiarkan mereka bekerja dengan baik. Hari ini, mari kita berbicara dengan bahasa yang mudah dipahami tentang cara mengendalikan ORP, mulai dari "mengapa mengendalikannya" hingga "bagaimana cara mengoperasikannya secara spesifik". Mari kita jelaskan langkah demi langkah.
Pertama, kita perlu memahami: apa sebenarnya ORP itu? Kita tidak perlu mengingat istilah teknis "energi potensial transfer elektron". Sederhananya, nilai ORP yang tinggi menunjukkan bahwa ada "lebih banyak oksidator" dalam sistem dan lingkungan cenderung ke arah "oksidasi"; Nilai yang rendah berarti "lebih banyak agen pereduksi" dan lingkungan yang cenderung "mereduksi". Dan mikroorganisme dalam sistem biokimia adalah "ahli dalam memilih lingkungan" - bakteri aerobik lebih menyukai lingkungan yang cenderung ke arah oksidasi (ORP umumnya positif puluhan hingga ratusan mV), bakteri anaerobik harus bekerja di lingkungan reduksi yang kuat (ORP biasanya negatif ratusan mV), dan bahkan bakteri fakultatif harus menyesuaikan "mode kerja" mereka sesuai dengan perubahan oksigen, karbon, nitrogen, dan hal-hal lain di lingkungan. Jadi ORP bukanlah indikator opsional, ini adalah sinyal kunci bagi kita untuk menilai apakah mikroorganisme nyaman hidup atau tidak, dan apakah mereka bekerja atau tidak. Misalnya, jika ORP di tangki aerobik tiba-tiba turun, kemungkinan besar karena aerasi yang tidak mencukupi, menyebabkan bakteri aerobik "tercekik karena kekurangan oksigen"; Ketika ORP tangki anaerobik mencapai nilai positif, itu sudah selesai. Oksigen bocor masuk, dan bakteri anaerobik langsung "mogok", dan produksi metana berhenti.
Apa logika inti untuk mengendalikan ORP? Hanya satu hal: "Sesuaikan sesuai kebutuhan" - pertama, perjelas apa yang seharusnya dilakukan oleh sistem biokimia Anda (apakah untuk mengurai COD? Atau apakah itu denitrifikasi dan penghilangan fosfor? Atau menghasilkan biogas? ）Kemudian tentukan mikroorganisme mana yang dibutuhkan untuk "mendominasi pekerjaan", dan akhirnya stabilkan ORP dalam rentang yang sesuai berdasarkan kebutuhan mikroorganisme. Ini bukan tentang mengatakan 'semakin tinggi nilainya, semakin baik', atau 'semakin rendah nilainya, semakin baik'. Misalnya, selama denitrifikasi, bakteri aerobik dibutuhkan untuk nitrifikasi (nitrogen amonia menjadi nitrogen nitrat), dan ORP perlu dikendalikan pada +200~+400mV; selama denitrifikasi (nitrogen nitrat menjadi nitrogen), bakteri fakultatif perlu diganti, dan lingkungan perlu direduksi menjadi -50~+50mV. Jika ORP tidak menurun saat ini, bakteri denitrifikasi tidak akan bekerja sama sekali, dan nitrogen nitrat akan menumpuk di dalam air. Jadi langkah pertama adalah memperjelas "rentang target", yang merupakan "navigator" yang mengendalikan ORP. Tanpa ini, operasi selanjutnya hanya akan menjadi lelucon.
Selanjutnya adalah yang paling praktis: bagaimana cara menyesuaikan ORP secara spesifik? Mari kita bicara tentang skenario yang berbeda, lagipula, gameplay sistem aerobik, anaerobik, dan anaerobik berbeda. Mari kita ambil satu per satu.
Pertama, mari kita bicara tentang sistem aerobik, seperti tangki aerobik dan filter aerasi biologis. Intinya adalah "pengendalian oksigen" karena oksigen adalah oksidator utama di sini, dan ORP dan oksigen terlarut (DO) hampir "terikat bersama". Banyak teman membuat kesalahan: mereka berpikir bahwa semakin besar aerasi, semakin tinggi oksigen terlarut (DO), dan semakin stabil ORP - pada kenyataannya, jika DO terlalu tinggi, ORP akan melonjak terlalu tinggi, yang tidak hanya membuang-buang listrik tetapi juga dapat menghambat bakteri aerobik tertentu (seperti yang mengurai bahan organik yang sulit diurai); Jika DO terlalu rendah, ORP akan turun lagi, bakteri aerobik tidak dapat bernapas, COD tidak dapat menurun, dan nitrogen amonia tidak dapat dinetrifikasi. Bagaimana seharusnya kita menyesuaikannya?
Pertama, kita perlu memantau erat hubungan antara DO dan ORP. Situasi setiap sistem berbeda. Misalnya, di beberapa tangki aerobik, ketika DO antara 2-3mg/L, ORP hanya stabil pada +250~+300mV. Jadi mari kita kendalikan DO dalam rentang ini, dan ORP secara alami akan stabil. Bagaimana cara mengendalikan DO? Cara yang paling langsung adalah dengan menyesuaikan bukaan katup aerasi atau frekuensi kipas aerasi - sekarang banyak pabrik air menggunakan "kontrol tautan DO-ORP", misalnya, mengatur target ORP ke +300mV. Ketika ORP di bawah 280mV, sistem secara otomatis menyalakan aerasi; Jika lebih tinggi dari 320mV, kurangi aerasi, tidak perlu orang untuk memantau dan menyesuaikan, itu nyaman dan akurat.
Selain itu, rasio karbon nitrogen dalam sistem aerobik juga dapat memengaruhi ORP. Misalnya, jika COD air masuk tiba-tiba meningkat dan mikroorganisme "makan lebih banyak", konsumsi oksigen akan meningkat. Pada saat ini, bahkan jika aerasi tidak diaktifkan, DO masih akan menurun dan ORP juga akan menurun. Dalam situasi ini, tidak cukup hanya mengandalkan penyesuaian aerasi, tetapi juga melihat beban masuk. Jika COD terus tinggi, mungkin perlu menyesuaikan aliran masuk (seperti mengencerkan sebagian air yang diolah dengan refluks), atau melengkapi beberapa nutrisi (seperti menambahkan urea atau kalium dihidrogen fosfat jika nitrogen dan fosfor tidak mencukupi), sehingga mikroorganisme dapat "makan merata" dan konsumsi oksigen stabil, dan ORP tidak akan berfluktuasi.
Berbicara tentang sistem anaerobik, seperti reaktor UASB dan IC, tujuannya adalah untuk menstabilkan ORP pada -200~-400mV (tahap produksi metana). Kuncinya di sini adalah "mencegah oksigen" dan "mengendalikan sumber karbon", karena sistem anaerobik semuanya "sensitif terhadap oksigen". Sedikit oksigen masuk, dan ORP akan meroket, langsung "meracuni" mikroorganisme.
Pertama, perlu untuk melakukan pekerjaan yang baik dalam "penyegelan", yang merupakan fondasi dari fondasi. Banyak tangki anaerobik teman memiliki ORP yang tidak stabil, dan setelah diperiksa, ditemukan bahwa ada kebocoran udara di pipa masuk atau pelat penutup atas reaktor tidak tertutup rapat, menyebabkan udara merembes ke dalam tangki. Oleh karena itu, setelah setiap perawatan, perlu untuk memeriksa kondisi penyegelan, dan yang terbaik adalah menambahkan "segel air" ke pipa masuk untuk mencegah udara masuk dengan limbah. Juga, jika perangkat seperti pompa refluks dan pengaduk dalam sistem anaerobik memerlukan pendinginan udara, penting untuk berhati-hati agar tidak membiarkan udara bocor ke dalam air, jika tidak, itu akan benar-benar seperti 'tanggul seribu mil yang dihancurkan oleh sarang semut'.
Kemudian ada pengendalian sumber karbon dan pH. Ketika mikroorganisme anaerobik mengurai bahan organik, mereka menghasilkan metana dan karbon dioksida, yang merupakan agen pereduksi yang dapat mempertahankan lingkungan yang mereduksi. Jika COD air masuk terlalu rendah, mikroorganisme tidak akan dapat memakannya, dan agen pereduksi tidak akan cukup, menyebabkan ORP mengambang ke atas; Jika COD terlalu tinggi, mikroorganisme akan "makan habis" dan menghasilkan terlalu banyak asam lemak volatil (VFA), yang menyebabkan penurunan pH. Ketika pH di bawah 6,5, bakteri penghasil metana akan berhenti bekerja dan ORP juga akan menjadi kacau. Jadi perlu untuk secara teratur mengukur COD air masuk dan VFA dan pH di kolam. Jika COD tidak cukup, tambahkan beberapa sumber karbon (seperti glukosa, metanol, atau air limbah organik konsentrasi tinggi). Jika VFA terlalu tinggi, tambahkan alkali (seperti natrium hidroksida, natrium karbonat) untuk menyesuaikan pH. Umumnya, pH dikendalikan pada 7,0-7,5, dan ORP cenderung tidak bermasalah.
Ada detail kecil lainnya: ketika sistem anaerobik dimulai, ORP sangat sulit dikendalikan karena populasi mikroba kecil pada awalnya dan lingkungan reduksi belum terbentuk. Jangan khawatir, perlahan tambahkan air limbah konsentrasi rendah untuk memungkinkan mikroorganisme berkembang biak sedikit demi sedikit. Pada saat yang sama, Anda juga dapat menambahkan beberapa "lumpur yang diinokulasi" (seperti lumpur dari tangki anaerobik lainnya) untuk mempercepat pembentukan lingkungan reduksi. Ketika ORP stabil di bawah -200mV, secara bertahap tingkatkan beban masuk, jika tidak, mudah untuk "gagal start-up".
Terakhir, mari kita bicara tentang sistem anaerobik, seperti tangki denitrifikasi, di mana target ORP umumnya antara -50~+50mV. Intinya di sini adalah "pengendalian sumber karbon dan pencegahan oksigen", karena bakteri denitrifikasi membutuhkan sumber karbon sebagai "makanan" dan tidak boleh ada gangguan oksigen (jika tidak, mereka akan memprioritaskan oksigen daripada nitrogen nitrat).
Banyak teman tidak dapat menurunkan ORP tangki denitrifikasi mereka, jadi hal pertama yang harus diperiksa adalah apakah ada kebocoran oksigen - misalnya, jika tangki aerobik di depan tangki denitrifikasi memiliki aerasi yang terlalu banyak, DO membawa limbah ke tangki denitrifikasi, atau jika pengaduk di tangki denitrifikasi adalah "pengadukan aerasi" (yang paling sulit dan secara langsung mengoksidasi tangki), bahkan jika sumber karbon ditambahkan, ORP tidak dapat diturunkan. Jadi pengadukan tangki denitrifikasi harus menggunakan "pengadukan mekanis" (seperti pengadukan bilah), dan tidak dapat menggunakan pengadukan aerasi; Jika DO efluen dari tangki aerobik terlalu tinggi, "tangki degassing" harus ditambahkan di depan tangki denitrifikasi untuk menghilangkan sebagian oksigen di dalam air.
Kemudian ada 'jumlah sumber karbon harus cukup'. Ketika bakteri denitrifikasi mengurai nitrogen nitrat, mereka membutuhkan sumber karbon (seperti COD) sebagai donor elektron. Jika sumber karbon tidak mencukupi, bahkan tanpa oksigen, mereka tidak akan memiliki kekuatan untuk bekerja dan ORP tidak akan stabil. Bagaimana cara menentukan apakah sumber karbon cukup? Rasio karbon terhadap nitrogen (C/N) dapat dihitung. Umumnya, denitrifikasi membutuhkan rasio C/N sebesar 5~8:1. Misalnya, jika nitrogen nitrat dalam influen adalah 50mg/L, COD harus setidaknya 250~400mg/L. Jika tidak cukup, sumber karbon seperti metanol, natrium asetat, atau COD dari limbah domestik harus dilengkapi. Saat melengkapi, jangan menambahkan terlalu banyak sekaligus, jika tidak, COD akan tetap ada di sistem selanjutnya. Yang terbaik adalah "menambahkan sedikit beberapa kali" dan memantau perubahan ORP dan nitrogen nitrat. Jika ORP tetap stabil di sekitar 0mV dan nitrogen nitrat terus menurun, itu menunjukkan bahwa sumber karbon ditambahkan secara tepat.
Selain operasi spesifik ini, ada juga beberapa "tips umum" yang dapat digunakan dalam sistem aerobik, anaerobik, atau anaerobik, yang dapat membantu Anda menghindari banyak jalan memutar.
Yang pertama adalah 'Jangan hanya fokus pada ORP sebagai satu indikator', itu harus dihubungkan dengan indikator lain. Misalnya, jika ORP tangki aerobik menurun, Anda perlu memeriksa apakah DO telah menurun, COD telah meningkat, dan nitrogen amonia belum menurun; Ketika ORP tangki anaerobik meningkat, perlu untuk memeriksa apakah pH rendah, apakah VFA tinggi, dan apakah ada kebocoran oksigen - ORP adalah "tentara sinyal", bukan "penyebab", hanya melihat ORP tidak dapat menemukan masalah, dan perlu dianalisis bersama dengan indikator seperti DO, pH, COD, nitrogen amonia, dan VFA untuk secara akurat menemukan "di mana harus menyesuaikan".
Yang kedua adalah "mengatur rentang fluktuasi yang wajar" dan tidak mengejar "stabilitas absolut". Sistem biokimia itu sendiri memiliki fluktuasi (seperti perubahan kualitas air masuk dan suhu), dan normal bagi ORP untuk berfluktuasi sedikit. Misalnya, ORP tangki aerobik diatur pada +300mV, yang memungkinkan berosilasi antara 280-320mV. Selama tidak melebihi rentang ini, mikroorganisme dapat beradaptasi dan tidak perlu menyesuaikannya terlalu banyak setiap kali ada fluktuasi, jika tidak, itu akan membuat sistem lebih tidak stabil. Misalnya, ketika katup aerasi membuka dan menutup sebentar-sebentar, oksigen terlarut (DO) berfluktuasi antara tinggi dan rendah, membuat mikroorganisme bingung.
Yang ketiga adalah "secara teratur mengkalibrasi instrumen", jangan biarkan elektroda ORP "menipu Anda". Elektroda ORP dapat menua atau tertutup oleh polutan di dalam air (seperti noda minyak dan biofilm) dari waktu ke waktu, dan nilai yang diukur mungkin tidak akurat - misalnya, jika ORP sebenarnya adalah +200mV dan elektroda menampilkan +100mV, Anda mungkin berpikir bahwa aerasi tidak cukup dan menaikkan aerasi, tetapi ORP sebenarnya melonjak menjadi +300mV, yang sebenarnya dapat menyebabkan masalah. Jadi umumnya disarankan untuk mengkalibrasi elektroda ORP seminggu sekali, menggunakan larutan buffer standar (seperti larutan buffer pH 7,0, dengan ORP sekitar +200mV, tergantung pada instruksi larutan buffer), menyeka kotoran pada elektroda untuk memastikan bahwa nilai yang diukur akurat, sehingga kontrol bermakna.
Terakhir, untuk meringkas: mengendalikan ORP bukanlah "teknologi presisi tinggi", intinya adalah "pertama perjelas rentang target, kemudian identifikasi faktor yang memengaruhi, dan akhirnya sesuaikan sesuai kebutuhan". Sistem aerobik berfokus pada DO dan rasio karbon nitrogen, sistem anaerobik berfokus pada penyegelan dan pH, VFA, dan sistem anoksik berfokus pada sumber karbon dan oksigen yang bocor. Dikombinasikan dengan indikator lain, kalibrasi instrumen secara teratur pada dasarnya dapat menstabilkan ORP. Berurusan dengan sistem biokimia sebenarnya seperti berteman dengan mikroorganisme. Anda dapat memahami temperamen mereka (lingkungan ORP apa yang mereka sukai), menciptakan kondisi yang nyaman bagi mereka, dan mereka secara alami akan bekerja dengan baik. Setelah sistem stabil, kita juga memiliki ketenangan pikiran.
