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试验结果表明,在反应器未密封的条件下,反应过程中DO 浓度甚至有所增加,约从起始阶段的平均1.5mg/L左右增加到3h时的2.2mg/L 左右,系统ORP也有所增加,约从起始阶段的平均170mV增加到280mV,说明在DO浓度较高的情况下决定系统ORP的是溶解氧。当反应器完全密封后,ORP随着反应的进行而迅速降低,反应进行到2 h 时,反应器内DO平均约为0.34mg/L,3h以后几乎为0,说明当系统溶解氧较低时,系统的ORP不是由氧决定的。
实验结果说明,在反应器振荡且未密封的情况下,系统由于获得了一定的氧供给,ORP增加,污泥不能正常释放磷。实际测量反应器未密封情况下的溶解性TP,发现污泥中溶解性TP从0 时刻的平均0.55mg/L降低到3h时的0.41mg/L,说明不但没有发生厌氧磷的释放,反而发生磷的吸收,由于此时系统内DO浓度较高,污泥发生磷的吸收是正常现象。相反的,当反应器处于完全密封状态时,由于ORP迅速降低,从0 时刻的100~180mV 降低到3h时的接近于0,此时磷开始有释放,溶解性TP从0时刻的0.49mg/L 增加到3h时的0.52mg/L左右,继而到24h时的5.8~6.9mg/L。加入不同浓度的乙酸钠对磷的释放量有一定的影响,总体规律是加入乙酸钠越多,磷释放量越多,但影响并不强烈,说明碳源浓度并非影响磷释放的关键因素。前3~4h,ORP维持较高,系统磷释放量很少,反应后期,ORP较低,磷释放也迅速增加。
为了比较不同污泥的有机物加入对ORP的影响,选择采用合肥望塘污水处理厂的新鲜污泥在反应器密封条件下进行了对比试验,该污水处理厂污水处理工艺也为改良氧化沟,结果见图2。
图2 望塘厂新鲜污泥加入乙酸钠后ORP 的变化(25 ℃)
由图2 可知,系统的ORP从起始的80~150mV 降至8h的-30~-80mV 左右,反应时间进一步延长,ORP基本不再降低。其结果与前者基本相同,即在反应器密封的情况下,随着厌氧微生物的代谢,系统ORP会降低,加入有机物与不加入有机物相比,加入有机物ORP会更低一些,但变化不是非常显著。
李圭白等〔12, 13〕则认为,对于一般的厌氧生物处理工艺,即使按照厌氧微生物繁殖的最低限度ORP为-100mV 考虑,按照Nernst 方程计算溶解氧浓度也低达10-56 mol/L,所以当系统ORP较低时,系统的ORP显然不是由溶解氧所决定。戴树桂〔14〕认为,在有机物累积的厌氧环境中,有机物是“决定电位”物质。实验结果说明,在DO浓度较高的情况下,系统的ORP决定于DO的浓度,随着DO浓度的降低,ORP迅速随之降低。当溶解氧消耗完毕或接近完毕时,控制系统ORP的因素较为复杂,有机物的浓度是其中的因素之一,但系统在厌氧状态下其ORP的高低不是取决于有机物浓度的大小,而是厌氧微生物的代谢和活性。由于厌氧微生物世代时间较长,所以对于一定的污泥来说,其微生物活性短时间内不因为加入有机物的多少而显著变化,所以系统的ORP高低虽然受到有机物的浓度的影响,但不是由有机物浓度决定。相同条件下有机物浓度越大,则ORP越低。对于EBPR工艺的污泥,在厌氧状态下ORP是由哪些反应来控制值得进一步研究。
2.2 有机物种类对ORP的影响
以乙酸钠为碳源的试验结果表明,有机物浓度不是决定ORP高低的主要因素,那么其他种类有机物是否会表现出不同的结果,对此,以葡萄糖、丙酸钠、丁酸钠等为碳源进行了试验,新鲜污泥加入葡萄糖后ORP的变化如图3 所示。
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