Pour les amis qui travaillent dans le traitement de l'eau ou dans les réactions biochimiques, lorsqu'il s'agit du potentiel d'oxydo-réduction (ORP), ils peuvent se sentir dépassés - cette chose est invisible et intangible, avec des valeurs qui vont et viennent. Parfois, même si les indicateurs semblent corrects, lorsque l’ORP s’effondre, c’est tout le système qui rencontre des problèmes. En fait, il n’est pas nécessaire de traiter l’ORP comme un « mysticisme ». Son essence est le « thermomètre » de « l'environnement redox » dans le système biochimique. Contrôler l'ORP, c'est créer des « conditions de vie » confortables pour les micro-organismes et les laisser fonctionner correctement. Aujourd'hui, parlons en langage clair de la façon de contrôler l'ORP, de « pourquoi le contrôler » à « comment le faire fonctionner spécifiquement ». Expliquons étape par étape.
Tout d’abord, nous devons comprendre : qu’est-ce que l’ORP exactement ? Nous n'avons pas besoin de nous souvenir des termes techniques « énergie potentielle de transfert d'électrons ». En termes simples, une valeur ORP élevée indique qu'il y a « plus d'oxydants » dans le système et que l'environnement est orienté vers « l'oxydation » ; Une valeur faible signifie « plus d'agents réducteurs » et un environnement qui a tendance à être « réducteur ». Et les micro-organismes du système biochimique sont les "maîtres du choix de l'environnement" - les bactéries aérobies préfèrent les environnements qui sont orientés vers l'oxydation (l'ORP est généralement positif de plusieurs dizaines à plusieurs centaines de mV), les bactéries anaérobies doivent travailler dans des environnements fortement réducteurs (l'ORP est généralement négatif de plusieurs centaines de mV), et même les bactéries facultatives doivent ajuster leur "mode de fonctionnement" en fonction des changements d'oxygène, de carbone, d'azote et d'autres éléments dans l'environnement. L’ORP n’est donc pas un indicateur facultatif, c’est un signal clé pour nous permettre de juger si les micro-organismes vivent confortablement ou non, et s’ils fonctionnent ou non. Par exemple, si l'ORP dans le réservoir aérobie chute soudainement, cela est probablement dû à une aération insuffisante, provoquant « l'étouffement des bactéries aérobies en raison du manque d'oxygène » ; Lorsque l'ORP du réservoir anaérobie atteint une valeur positive, c'est fini. L'oxygène s'infiltre, les bactéries anaérobies « frappent » directement et la production de méthane s'arrête.
Quelle est la logique de base pour contrôler l’ORP ? Juste une chose : "Ajustez selon les besoins" - clarifiez d'abord ce que votre système biochimique est censé faire (est-il de dégrader la DCO ? Ou s'agit-il d'une dénitrification et d'une élimination du phosphore ? Ou de produire du biogaz ? ） Ensuite, déterminez quel micro-organisme est nécessaire pour "dominer le travail", et enfin stabilisez l'ORP dans la plage correspondante en fonction des besoins du micro-organisme. Il ne s'agit pas de dire "plus la valeur est élevée, mieux c'est", ni "plus la valeur est basse, mieux c'est". dénitrification, des bactéries aérobies sont nécessaires pour la nitrification (azote ammoniacal en azote nitrate) et l'ORP doit être contrôlé à + 200 ~ + 400 mV ; pendant la dénitrification (azote nitrate en azote), les bactéries facultatives doivent être remplacées et l'environnement doit être réduit à -50 ~ + 50 mV. Si l'ORP ne diminue pas à ce moment, les bactéries dénitrifiantes ne fonctionneront pas du tout et l'azote nitrate s'accumulera dans l'eau. est de clarifier la "plage cible", qui est le "navigateur" qui contrôle l'ORP. Sans cela, les opérations ultérieures ne seront que des plaisanteries.
Vient ensuite la question la plus pratique : comment ajuster l’ORP spécifiquement ? Parlons de différents scénarios, après tout, le gameplay des systèmes aérobie, anaérobie et anaérobie est différent. Prenons-le un par un.
Parlons d’abord des systèmes aérobies, tels que les réservoirs aérobies et les filtres biologiques aérés. Le noyau est le « contrôle de l’oxygène » car l’oxygène est ici le principal oxydant, et l’ORP et l’oxygène dissous (OD) sont presque « liés ensemble ». Beaucoup d'amis font une erreur : ils pensent que plus l'aération est grande, plus l'oxygène dissous (OD) est élevé et plus l'ORP sera stable - en fait, si l'OD est trop élevé, l'ORP montera trop haut, ce qui non seulement gaspillera de l'électricité mais pourra également inhiber certaines bactéries aérobies (telles que celles qui dégradent la matière organique difficile à dégrader) ; Si la DO est trop faible, l'ORP retombe, les bactéries aérobies ne peuvent pas respirer, la DCO ne peut pas diminuer et l'azote ammoniacal ne peut pas être nitrifié. Comment devrions-nous l’ajuster ?
Premièrement, nous devons surveiller de près la relation entre DO et ORP. La situation de chaque système est différente. Par exemple, dans certains réservoirs aérobies, lorsque la DO est comprise entre 2 et 3 mg/L, l'ORP se stabilise simplement à +250~+300 mV. Contrôlons donc le DO dans cette plage, et l'ORP se stabilisera naturellement. Comment contrôler l’OD ? Le moyen le plus direct consiste à régler l'ouverture de la vanne d'aération ou la fréquence du ventilateur d'aération - désormais, de nombreuses usines de traitement de l'eau utilisent le "contrôle de liaison DO-ORP", par exemple en réglant la cible ORP à + 300 mV. Lorsque l'ORP est inférieur à 280 mV, le système active automatiquement l'aération ; S'il est supérieur à 320 mV, réduisez l'aération, pas besoin de surveillance et de réglage, c'est pratique et précis.
De plus, le rapport carbone-azote dans le système aérobie peut également affecter l’ORP. Par exemple, si la DCO de l’eau entrante augmente soudainement et que les micro-organismes « mangent davantage », la consommation d’oxygène augmentera. A ce moment, même si l'aération n'est pas activée, la DO diminuera quand même et l'ORP diminuera également. Dans cette situation, il ne suffit pas de se fier uniquement au réglage de l’aération, mais également de s’intéresser à la charge d’afflux. Si la DCO continue d'être élevée, il peut être nécessaire d'ajuster l'apport (par exemple en diluant une partie de l'eau traitée avec reflux) ou de compléter certains nutriments (par exemple en ajoutant de l'urée ou du dihydrogénophosphate de potassium si l'azote et le phosphore ne suffisent pas), afin que les micro-organismes puissent « manger uniformément » et que la consommation d'oxygène soit stable et que l'ORP ne fluctue pas.
En parlant de systèmes anaérobies, tels que les réacteurs UASB et IC, l'objectif est de stabiliser l'ORP à -200~-400 mV (étape de production de méthane). La clé ici est de « prévenir l’oxygène » et de « contrôler les sources de carbone », car les systèmes anaérobies sont tous « sensibles à l’oxygène ». Un peu d'oxygène entre et l'ORP montera en flèche, « empoisonnant » directement les micro-organismes.
Tout d’abord, il faut faire un bon travail de « scellement », qui est la base de la fondation. Les réservoirs anaérobies de nombreux amis ont un ORP instable, et après vérification, il a été constaté qu'il y avait une fuite d'air dans le tuyau d'entrée ou que la plaque de couverture supérieure du réacteur n'était pas bien fermée, provoquant une infiltration d'air dans le réservoir. Par conséquent, après chaque entretien, il est nécessaire de vérifier l'état d'étanchéité, et il est préférable d'ajouter un « joint hydraulique » au tuyau d'entrée pour empêcher l'air d'entrer avec les eaux usées. De plus, si des appareils tels que des pompes à reflux et des agitateurs dans les systèmes anaérobies nécessitent un refroidissement par air, il est important de faire attention à ne pas laisser d'air s'infiltrer dans l'eau, sinon cela ressemblera véritablement à un « talus de mille kilomètres détruit par des nids de fourmis ».
Il y a ensuite le contrôle de la source de carbone et du pH. Lorsque les micro-organismes anaérobies dégradent la matière organique, ils produisent du méthane et du dioxyde de carbone, des agents réducteurs capables de maintenir un environnement réducteur. Si la DCO de l'eau entrante est trop faible, les micro-organismes ne pourront pas la manger et l'agent réducteur ne suffira pas, ce qui fera flotter l'ORP vers le haut ; Si la DCO est trop élevée, les micro-organismes vont « manger » et produire trop d’acides gras volatils (AGV), entraînant une diminution du pH. Lorsque le pH est inférieur à 6,5, les bactéries productrices de méthane cesseront de fonctionner et l'ORP deviendra également chaotique. Il est donc nécessaire de mesurer régulièrement la DCO de l'eau entrante ainsi que les AGV et le pH de la piscine. Si la DCO n'est pas suffisante, ajoutez des sources de carbone (telles que le glucose, le méthanol ou les eaux usées organiques à haute concentration). Si le VFA est trop élevé, ajoutez des alcalis (comme l'hydroxyde de sodium, le carbonate de sodium) pour ajuster le pH. Généralement, le pH est contrôlé entre 7,0 et 7,5 et l’ORP est moins susceptible d’avoir des problèmes.
Il y a un autre petit détail : lorsque le système anaérobie est démarré, l'ORP est particulièrement difficile à contrôler car la population microbienne est petite au début et l'environnement de réduction n'a pas été établi. Ne vous inquiétez pas, ajoutez lentement des eaux usées à faible concentration pour permettre aux micro-organismes de se multiplier petit à petit. Dans le même temps, vous pouvez également ajouter des « boues inoculées » (telles que des boues provenant d'autres réservoirs anaérobies) pour accélérer l'établissement de l'environnement de réduction. Lorsque l'ORP se stabilise en dessous de -200 mV, augmentez progressivement la charge d'entrée, sinon il est facile de « échouer au démarrage ».
Enfin, parlons des systèmes anaérobies, tels que les réservoirs de dénitrification, où l'ORP cible se situe généralement entre -50~+50 mV. Le cœur ici est « le contrôle des sources de carbone et la prévention de l'oxygène », car les bactéries dénitrifiantes ont besoin de sources de carbone comme « nourriture » et il ne doit y avoir aucune interférence avec l'oxygène (sinon elles donneront la priorité à l'oxygène par rapport à l'azote nitrate).
De nombreux amis ne peuvent pas abaisser l'ORP de leurs réservoirs de dénitrification, donc la première chose à vérifier est s'il y a une fuite d'oxygène - par exemple, si le réservoir aérobie devant le réservoir de dénitrification a trop d'aération, le DO transporte les eaux usées vers le réservoir de dénitrification, ou si l'agitateur dans le réservoir de dénitrification est « agitation par aération » (ce qui est le plus difficile et oxygène directement le réservoir), même si une source de carbone est ajoutée, l'ORP ne peut pas être abaissé. Ainsi, l'agitation du réservoir de dénitrification doit utiliser une « agitation mécanique » (telle qu'une agitation à pales) et ne peut pas utiliser une agitation par aération ; Si le DO de l'effluent du bassin aérobie est trop élevé, un « bassin de dégazage » devra être ajouté devant le bassin de dénitrification pour éliminer une partie de l'oxygène de l'eau.
Ensuite, il y a « la quantité de source de carbone doit être suffisante ». Lorsque les bactéries dénitrifiantes dégradent l’azote nitrique, elles ont besoin d’une source de carbone (telle que la DCO) comme donneur d’électrons. Si la source de carbone est insuffisante, même sans oxygène, ils n’auront pas la force de fonctionner et l’ORP ne sera pas stable. Comment déterminer si la source de carbone est suffisante ? Le rapport carbone/azote (C/N) peut être calculé. Généralement, la dénitrification nécessite un rapport C/N de 5 à 8 : 1. Par exemple, si l'azote nitrique dans l'affluent est de 50 mg/L, la DCO doit être d'au moins 250 ~ 400 mg/L. Si cela ne suffit pas, des sources de carbone telles que le méthanol, l’acétate de sodium ou la DCO provenant des eaux usées domestiques doivent être complétées. Lors de la supplémentation, n'en ajoutez pas trop d'un coup, sinon la DCO restera dans le système ultérieur. Il est préférable « d’en ajouter une petite quantité plusieurs fois » et de surveiller les changements d’ORP et d’azote nitrique. Si l’ORP reste stable autour de 0 mV et que l’azote nitrique continue de diminuer, cela indique que la source de carbone est ajoutée avec précision.
En plus de ces opérations spécifiques, il existe également plusieurs « astuces générales » utilisables dans les systèmes aérobies, anaérobies ou anaérobies, qui peuvent vous aider à éviter bien des détours.
Le premier est « Ne vous concentrez pas uniquement sur l'ORP comme un seul indicateur », il doit être lié à d'autres indicateurs. Par exemple, si l'ORP du réservoir aérobie diminue, vous devez vérifier si l'OD a diminué, la DCO a augmenté et l'azote ammoniacal n'a pas diminué ; Lorsque l'ORP du réservoir anaérobie augmente, il est nécessaire de vérifier si le pH est bas, si le VFA est élevé et s'il y a une fuite d'oxygène - l'ORP est un « soldat signal », pas une « cause », seul l'examen de l'ORP ne peut pas trouver le problème, et il doit être analysé avec des indicateurs tels que l'OD, le pH, la DCO, l'azote ammoniacal et le VFA pour trouver avec précision « où ajuster ».
La deuxième consiste à « fixer une fourchette raisonnable de fluctuations » et à ne pas rechercher une « stabilité absolue ». Le système biochimique lui-même présente des fluctuations (telles que des changements dans la qualité et la température de l'eau d'entrée), et il est normal que l'ORP fluctue légèrement. Par exemple, l'ORP du réservoir aérobie est réglé à +300 mV, lui permettant d'osciller entre 280 et 320 mV. Tant qu'elle ne dépasse pas cette plage, les micro-organismes peuvent s'adapter et n'ont pas besoin de trop l'ajuster en cas de fluctuation, sinon cela rendra le système plus instable. Par exemple, lorsque la vanne d’aération s’ouvre et se ferme par intermittence, l’oxygène dissous (OD) oscille entre haut et bas, laissant les micro-organismes perdus.
La troisième est de « calibrer régulièrement l'instrument », ne vous laissez pas tromper par l'électrode ORP. L'électrode ORP peut vieillir ou être recouverte de polluants dans l'eau (tels que des taches d'huile et des biofilms) au fil du temps, et les valeurs mesurées peuvent être inexactes - par exemple, si l'ORP réel est de +200 mV et que l'électrode affiche +100 mV, vous pouvez penser que l'aération n'est pas suffisante et augmenter l'aération, mais l'ORP atteint en fait +300 mV, ce qui peut en fait causer des problèmes. Il est donc généralement recommandé de calibrer l'électrode ORP une fois par semaine, en utilisant une solution tampon standard (telle qu'une solution tampon pH 7,0, avec un ORP d'environ +200 mV, selon les instructions de la solution tampon), en essuyant toute saleté sur l'électrode pour garantir que les valeurs mesurées sont exactes, afin que le contrôle soit significatif.
Enfin, pour résumer : le contrôle de l'ORP n'est pas une « technologie de haute précision », l'essentiel est de « d'abord clarifier la plage cible, puis identifier les facteurs d'influence, et enfin ajuster si nécessaire ». Le système aérobie se concentre sur l'OD et le rapport carbone-azote, le système anaérobie se concentre sur l'étanchéité et le pH, les VFA, et le système anoxique se concentre sur la source de carbone et l'oxygène étanche. Combiné avec d’autres indicateurs, l’étalonnage régulier des instruments peut fondamentalement stabiliser l’ORP. Traiter avec des systèmes biochimiques, c'est en fait comme se lier d'amitié avec des micro-organismes. Vous pouvez comprendre leur tempérament (quel environnement ORP ils aiment), créer des conditions confortables pour eux et ils fonctionneront naturellement bien. Une fois le système stable, nous avons également l’esprit tranquille.
