יישום ORP בטיפול בשפכים

מה מייצג ORP בטיפול בשפכים?
ORP מייצג פוטנציאל חיזור בטיפול בשפכים. ORP משמש לשקף את תכונות המאקרו חיזור של כל החומרים בתמיסה מימית. ככל שפוטנציאל החיזור גבוה יותר, תכונת החמצון חזקה יותר, וככל שפוטנציאל החיזור נמוך יותר, התכונה המפחיתה חזקה יותר. עבור גוף מים, יש לעתים קרובות פוטנציאל חיזור מרובים, היוצרים מערכת חיזור מורכבת. ופוטנציאל החיזור שלו הוא התוצאה המקיפה של תגובת החיזור בין חומרים מחמצנים מרובים לחומרים מצמצמים.
למרות שלא ניתן להשתמש ב-ORP כאינדיקטור לריכוז של חומר מחמצן וחומר מפחית מסוים, הוא עוזר להבין את המאפיינים האלקטרוכימיים של גוף המים ולנתח את תכונותיו של גוף המים. זהו אינדיקטור מקיף.
יישום ORP בטיפול בשפכים קיימים מספר יונים משתנים וחמצן מומס במערכת הביוב, כלומר ריבוי פוטנציאל חיזור. באמצעות מכשיר זיהוי ה-ORP ניתן לזהות את פוטנציאל החיזור בביוב בזמן קצר ביותר, מה שיכול לקצר מאוד את תהליך הזיהוי והזמן ולשפר את יעילות העבודה.
פוטנציאל החיזור הנדרש על ידי מיקרואורגניזמים שונה בכל שלב של טיפול בשפכים. בדרך כלל, מיקרואורגניזמים אירוביים יכולים לגדול מעל +100mV, והאופטימום הוא +300～+400mV; מיקרואורגניזמים אנאירוביים פקולטטיביים מבצעים נשימה אירובית מעל +100mV ונשימה אנאירובית מתחת +100mV; חיידקים אנאירוביים מחייבים דורשים -200～-250mV, ביניהם מתנוגנים אנאירוביים מחייבים דורשים -300～-400mV, והאופטימלי הוא -330mV.
סביבת החיזור הרגילה במערכת הבוצה המופעלת האירובית היא בין +200~+600mV.
כאסטרטגיית בקרה בטיפול ביולוגי אירובי, טיפול ביולוגי אנוקסי וטיפול ביולוגי אנאירובי, באמצעות ניטור וניהול ORP של שפכים, הצוות יכול לשלוט באופן מלאכותי על התרחשות תגובות ביולוגיות. על ידי שינוי התנאים הסביבתיים של פעולת התהליך, כגון:
●הגדלת נפח האוורור להגדלת ריכוז החמצן המומס
●הוספת חומרים מחמצנים ואמצעים נוספים להגדלת פוטנציאל החזור
●הקטנת נפח האוורור להפחתת ריכוז החמצן המומס
●הוספת מקורות פחמן והפחתת חומרים להפחתת פוטנציאל החיזור, ובכך לקדם או למנוע את התגובה.
לכן, מנהלים משתמשים ב-ORP כפרמטר בקרה בטיפול ביולוגי אירובי, טיפול ביולוגי אנוקסי וטיפול ביולוגי אנאירובי כדי להשיג השפעות טיפול טובות יותר.
טיפול ביולוגי אירובי:
ל-ORP יש מתאם טוב עם הסרת COD וניטריפיקציה. על ידי שליטה בנפח האיוורור האירובי באמצעות ORP, ניתן להימנע מזמן אוורור לא מספיק או מופרז כדי להבטיח את איכות המים של המים המטופלים.
טיפול ביולוגי אנוקסי: ל-ORP ולריכוז החנקן במצב הדניטריפיקציה יש מתאם מסוים בתהליך הטיפול הביולוגי האנוקסי, שיכול לשמש כקריטריון לשיפוט האם תהליך הדניטריפיקציה הסתיים. פרקטיקה רלוונטית מראה שבתהליך הדניטריפיקציה, כאשר הנגזרת של ORP לזמן נמוכה מ-5, התגובה היא יסודית יותר. הקולחים מכילים חנקן חנקתי, שיכול למנוע ייצור של חומרים רעילים ומזיקים שונים, כמו מימן גופרתי.
טיפול ביולוגי אנאירובי: במהלך התגובה האנאירובית, כאשר מייצרים חומרים מפחיתים, ערך ה-ORP ירד; לעומת זאת, כאשר הפחתת חומרים יורדת, ערך ה-ORP יעלה ונוטה להיות יציב בפרק זמן מסוים.
בקיצור, לטיפול ביולוגי אירובי במפעלי טיהור שפכים, ל-ORP יש מתאם טוב עם הפירוק הביולוגי של COD ו-BOD, ול-ORP יש מתאם טוב עם תגובת הניטריפיקציה.
לטיפול ביולוגי אנוקסי, קיים מתאם מסוים בין ORP לריכוז חנקן חנקתי במצב דניטריפיקציה במהלך טיפול ביולוגי אנוקסי, אשר יכול לשמש כקריטריון לשיפוט האם תהליך הדניטריפיקציה הסתיים. לשלוט בהשפעת הטיפול של סעיף תהליך הסרת הזרחן ולשפר את אפקט הסרת הזרחן. סילוק זרחן ביולוגי והסרת זרחן כוללים שני שלבים:
ראשית, בשלב שחרור הזרחן בתנאים אנאירוביים, חיידקי התסיסה מייצרים חומצות שומן בתנאי ORP ב-100 עד -225mV. חומצות השומן נספגות על ידי חיידקי פוליפוספט וזרחן משתחרר לגוף המים בו זמנית.
שנית, בבריכה האירובית, חיידקי פוליפוספט מתחילים לפרק את חומצות השומן שנספגו בשלב הקודם ולהמיר ATP ל-ADP לקבלת אנרגיה. אגירת האנרגיה הזו דורשת ספיחה של עודפי זרחן מהמים. התגובה של ספיחת זרחן מחייבת את ה-ORP בבריכה האירובית להיות בין +25 ל-+250mV כדי שתתרחש סילוק זרחן ביולוגי.
לכן, הצוות יכול לשלוט בהשפעת הטיפול של קטע תהליך הסרת הזרחן באמצעות ORP כדי לשפר את אפקט הסרת הזרחן.
כאשר הצוות אינו רוצה שיתרחשו דניטריפיקציה או הצטברות ניטריט בתהליך ניטריפיקציה, יש לשמור על ערך ה-ORP מעל +50mV. באופן דומה, מנהלים מונעים יצירת ריח (H2S) במערכת הביוב. מנהלים חייבים לשמור על ערך ORP של יותר מ-50mV בצנרת כדי למנוע היווצרות ותגובה של סולפידים.
התאם את זמן האוורור ועוצמת האוורור של התהליך כדי לחסוך באנרגיה ולהפחית את הצריכה. בנוסף, הצוות יכול גם להשתמש בקורלציה המשמעותית בין ORP לחמצן מומס במים כדי להתאים את זמן האוורור ועוצמת האוורור של התהליך באמצעות ORP, כדי להשיג חיסכון באנרגיה והפחתת הצריכה תוך עמידה בתנאי התגובה הביולוגית.
באמצעות מכשיר זיהוי ה-ORP, הצוות יכול לתפוס במהירות את תהליך התגובה של טיהור שפכים ומידע על מצב זיהום המים בהתבסס על מידע משוב בזמן אמת, ובכך לממש את הניהול המעודן של קישורי טיפול בשפכים וניהול יעיל של איכות סביבת המים.
בטיפול בשפכים מתרחשות תגובות חיזור רבות, וגם הגורמים המשפיעים על ORP בכל כור שונים. לכן, בטיפול בשפכים, הצוות צריך גם להמשיך ולחקור את המתאם בין חמצן מומס, pH, טמפרטורה, מליחות וגורמים נוספים במים וב-ORP בהתאם למצב בפועל של מפעל הביוב, ולקבוע פרמטרי בקרת ORP המתאימים לגופי מים שונים. .