引言：“我們廠廢水波動性較大，采（cǎi）用厭氧-兼氧-好氧的活性汙（wū）泥法（fǎ），專家建（jiàn）議購買ORP儀器做監（jiān）測，請問這（zhè）對汙廢水處理有什麽意義
”
ORP的英文全稱是oxidation-reduction potential，翻譯過來是氧化（huà）還原電位。它是液體（tǐ）中指示電極的氧化還（hái）原電位（wèi）與比較電極的（de）氧化還原電位的差，可（kě）以對整（zhěng）個係（xì）統（tǒng）的氧化還原狀態給（gěi）出一個綜合指標。
傳統氧化還原水（shuǐ）處理技術存在控製條件不夠精準、浪費藥劑、對環（huán）境不友好等不足，但（dàn）借助ORP測量（liàng）儀器（qì），利用ORP的電（diàn）信號作為檢測與控製（zhì）手段，可大大改進氧化還（hái）原水處理技術的精準控製水平（píng），從而提高處理（lǐ）效果。其檢測測原理（lǐ）和pH類似，很多的pH在線檢測儀表具有兩通道的檢測方式，其中就有（yǒu）ORP檢測的通道（dào）。
總而言之，ORP是汙水（shuǐ）處理廠自動控製技術（shù）和厭氧精確控製發展的重要方向，對於（yú）節省能源、控製厭氧微生物的代謝途徑（jìng）以及（jí）改善處理效果具（jù）有（yǒu）重要的意（yì）義。由於在廢（fèi）水處（chù）理中，發（fā）生的（de）氧化還原反應眾多，而且（qiě）在各反應器內影響ORO的因素也不相同，很難判斷ORP的改變主要哪種因素中的那一種引起的。比如，在（zài）活性汙泥處理（lǐ）係統中存在很多有機（jī）物（wù）質，有機（jī）物濃度較大的變化引起ORP較（jiào）小的變（biàn）化（huà），但很（hěn）難判（pàn）斷ORP改變主要由那種有機物引起。因此，在研究ORP改（gǎi）變對汙水處理的指示作用（yòng）前，應（yīng）先了解（jiě）影響其改變的因素有哪些。眾所（suǒ）周知，DO表示溶解在水中的氧的含量，在好氧池中（zhōng），出水口出DO應控製在2mg/l，如果是純氧曝（pù）氣應在（zài）4mg/l。缺氧（yǎng）反硝化（huà）池DO應（yīng）在0.5mg/l。在厭氧池中，分（fèn）子氧基（jī）本上不存在，硝態氮最（zuì）好小於0.2mg/l。DO作為廢水處理的一種氧化劑，是引（yǐn）起係統ORP升高最直接的原因。在純水中，ORP與DO的對數成線形關係，ORP隨DO的升高而升高。廢水處理中，pH值（zhí）是一個重要的控製因子。好氧微（wēi）生物和發酵產酸（suān）菌最佳生長pH值為6.5～8.5，厭氧產甲烷菌的（de）最（zuì）適宜pH為6.8～7.2。為控製合適的pH值，一般通過加堿調節的（de）方法控製。微生物的汙染物的代謝活動對pH值影（yǐng）響很大，在產酸階段，產酸（suān）菌分（fèn）解大分子有機物產生脂肪酸和二氧化碳有降低pH的作用，但在分解蛋（dàn）白質（zhì）的過程中（zhōng）產生氨有（yǒu）提升pH值的（de）作（zuò）用；在產甲烷階段，產甲烷（wán）菌利用乙酸產（chǎn）甲烷可提高係（xì）統的pH值。pH值是引起ORP升降的一個重要因素，pH值越高，ORP越低；pH值越低，ORP越高。值得一提的是，在汙水中雖然pH與ORP有（yǒu）一定的相關（guān）性，但由於ORP還受微生物活動、溶解氧等因素的影響，pH與ORP的相關性沒有在純水中（zhōng）的（de）強。在廢水處（chù）理過程中，溫度是一個非常重要的（de）指標。好氧微生物在15～30℃活（huó）動（dòng）旺（wàng）盛（shèng），厭氧微（wēi）生物最佳溫度在35℃附近和55℃附近。在厭氧廢水處理過程中，溫度的改變對（duì）微生物（wù）的組成和增殖、產甲烷速率、汙泥的沉澱性能等都有重要影響，因此，為保證（zhèng）厭氧池運行的穩定（dìng），廢水（shuǐ）在進入厭氧（yǎng）池前一（yī）般（bān）通過冷卻塔降（jiàng）溫和水蒸氣（qì）加熱的方（fāng）法調節廢水溫度至35℃或55℃。研（yán）究實踐表明，溶液溫（wēn）度越高，溶液的ORP越低；在廢（fèi）水處理過程中，溫度的影響也是如此。另外水處理過程溫度越高，ORP越低，還與溫度升高導致水分子團（tuán）簇變小有關。此外，溫度的改（gǎi）變也可同時導致（zhì）酸堿度、氣體溶解度、生物活性的改變（biàn）以及水體汙染物相間平衡的改變，進而影響（xiǎng）ORP。 在廢水生物處理（lǐ）係統中，存在著獨特（tè）的生態係統。在兩相厭氧生物反應器中，實現了產酸菌和產甲烷菌的有效分離，便於係統的控製和管理。在絮狀泥占優勢的UASB中，沿水流方向（xiàng）依次篩選出了產酸（suān）菌和產甲烷菌。在厭氧顆（kē）粒泥和厭氧生物膜中，從外部到內部，占優勢的菌種由產酸（suān）菌向產甲烷菌轉變。在厭氧反應係統中，必（bì）須把DO濃度和ORP控製的很低，特別是（shì）在產甲（jiǎ）烷階段，氧化還原電位不能高於-330mV。而進水中難免會有DO的（de）存在，但在這種獨特的生（shēng）態係統的作用下，通過好氧微生物、兼性微生（shēng）物、厭氧微生物（wù）之間的（de）協（xié）同（tóng）作用以及共（gòng）生作用，係統的ORP很快降到（dào）甲烷菌適宜生長的範圍（wéi）。這（zhè）種低氧化還原電位的現象不僅存在於厭（yàn）氧反應器中，甚至在曝氣池中的絮狀泥中也出（chū）現這種現象。厭氧活性汙泥的活（huó）性可由最大比產甲烷速率和最大比COD去除（chú）速率表示（shì）。好氧活（huó）性汙泥的活性也可由最大比COD去除速率表示。微生物的活性越高（gāo），消（xiāo）耗氧氣的速率和產生還原性物質的速率也越快，ORP降低（dī）也越迅速 。ORP作為反映水（shuǐ）體宏觀氧（yǎng）化還原性（xìng）的綜合指標，其影響因素（sù）種類較多，除上述幾個主要影響因素（sù）外，還（hái）有壓力、有機物、固體物質、微生物種類等因素的影響。這些因素（sù）不是孤立的，它們（men）相互（hù）影響、相（xiàng）互製（zhì）約。因此，水體的氧（yǎng）化還原性也是多種因素綜（zōng）合作用的結果。早些時候，氧（yǎng）化還（hái）原（yuán）電位主要應用在工業廢水的治理中，特別是處理一些（xiē）金屬精加工中產生的廢水，後來在市政汙水處理廠（chǎng）也逐步得到了（le）廣泛的應用（yòng）。 汙水（shuǐ）係統中存在著（zhe）多種變價離子和溶解（jiě）氧，即多個氧化還（hái）原電（diàn）對。通過ORP在線監測儀表，汙水中的氧化還原電（diàn）位可以在（zài）很短時間內被檢測出來（lái），不需要再通過（guò）化驗室進（jìn）行的采樣（yàng）測（cè）量，在時間上可以大大縮短化驗流程，提高了工作效率。在汙水處理係統中重要（yào）的氧化還原反應包括含碳、含氮、含磷等（děng）有機汙染物（wù）的生物降（jiàng）解，有機物的水解和酸化，硝（xiāo）化和反硝化反應，生物厭氧釋磷，好氧吸磷等。1、汙水處理的各個階段，微生物所需求的氧化還原電位不同一般好氧微生物在+100mV以上均可生長，最適為+300～+400mV；兼性厭氧微生物在+100mV以上時進行好氧呼吸，在+100mV以下時（shí）進行無氧呼吸（xī）；專性厭氧細（xì）菌要求為-200～-250mV，其中專性厭氧的（de）產甲烷菌要求為 -300～-400mV，最適（shì）為-330mV。好氧活性（xìng）汙泥（ní）法（fǎ）係統中正常的氧化還原環境在+200～+600mV之間。汙水生（shēng）化處理中常見的反應過程所適宜的ORP值範圍，如下表所示：
2、作為好氧生物處理、缺氧生（shēng）物處理及厭氧（yǎng）生物處理中的控（kòng）製策略
通過監測和管理汙水的ORP，管理人員可人為地控製生物反應發生。通過（guò）改變工藝運行的環境條件（jiàn），如（rú）：
因此，管理人員利用ORP作為好氧生物處理、缺（quē）氧生物處理及（jí）厭氧生（shēng）物處理（lǐ）中的控製（zhì）參數，可（kě）實現更好的處理效果。
ORP與COD去除和硝化（huà）具有良好的（de）相關（guān）性，通過ORP控製好氧曝氣（qì）量，可避免曝氣時（shí）間（jiān）的不足或過量，確保處理出水的水質。ORP與反硝化狀態的氮濃度在（zài）缺氧生物（wù）處理（lǐ）過程中存在（zài）一定的相關性，可以以此作為判斷反硝化過程是否結束的一個標準。相關實踐表明，在反硝化脫氮過程中，當ORP對時間的導數＜-5時，反應（yīng）較徹底。出水中含（hán）有（yǒu）硝態氮，可以防止產生各種（zhǒng）有毒有（yǒu）害物質（zhì），例如硫化氫等（děng）。厭氧反應過程中，當（dāng）有還原物質產（chǎn）生時，ORP值（zhí）就會降低；反之，還原（yuán）物質減少，ORP值就會升（shēng）高，並且在一定時間（jiān）段裏趨（qū）於穩定。總而言之，對於汙水處理廠的好氧生物（wù）處理，ORP與COD、BOD的生物降解，ORP與硝化反應（yīng）具有（yǒu）良好（hǎo）的相（xiàng）關性。對於缺氧生物處理，ORP與反硝化狀態的硝酸鹽氮（dàn）濃度在缺氧生物處理過程中存（cún）在一定的相關性，可以以此作為判（pàn）斷反硝化過程是（shì）否結束的一個標準。3、控製除磷工（gōng）藝段的處理效果，提高除磷效果
一（yī）是（shì）在厭氧環境下磷的釋（shì）放階段，發酵菌在ORP在-100～-225mV的條件下（xià）產生脂肪酸，脂肪（fáng）酸通過聚磷菌吸收，同（tóng）時釋放磷進入水（shuǐ）體中。
二是（shì）在好氧池內聚磷菌開始降解上階段吸收的脂肪酸同時（shí）從（cóng）ATP轉化成ADP獲得能（néng）量，這種能量（liàng）的儲存需要從水中（zhōng）吸附（fù）過量的磷，吸附磷的反應要求好氧池內的ORP為+25～+250mV 之間，才能發生生物除磷的存儲。
因此，工作人員可通過（guò）ORP來控製除（chú）磷工藝段的（de）處理效果，提高除磷（lín）效果。
當工作人員不希望在一個（gè）硝（xiāo）化反應過程發生反硝化反應或亞硝酸鹽（yán）的聚集，必須（xū）保持超過+50mV的ORP值。同理，管理人員防止在下水管道（dào）係統（tǒng）中（zhōng）發生惡（è）臭（H2S）的產生，管理人員必須保持管道中超（chāo）過-50mV的ORP值（zhí），以防止硫化物的形（xíng）成和反應。除此之外，工作人員還可以利用ORP與水中溶解氧的顯著相關性，通（tōng）過ORP來調節工藝的曝氣時間和曝（pù）氣強度，在滿足生物反應條件的同時，達到節能降耗的目的。綜上所述，ORP的檢測手段簡單，設（shè）備（bèi）價格較低，測量精度高（gāo），檢測數據實時（shí）顯示（shì）。通過（guò）ORP 在線檢測，工作人員可以根據實時反饋的信息（xī），快速掌握汙水淨化反應過程（chéng）和水（shuǐ）體汙染（rǎn）狀態信（xìn）息，從而實現汙水處理環節的精細化管理和水環境質量的高效管理。但如上文提到，在廢水處理中，發生的（de）氧化還原反應眾多（duō），且在各反應器內影響ORP的因素也不相同。因（yīn）此，在汙（wū）水處理中（zhōng），工作人員還需（xū）根據汙水廠實際，進一步（bù）研究水中溶解氧、pH、溫度、鹽度等因素與ORP的相關關係（xì），建立適合不同（tóng）水體的ORP控製參數。
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