ORP的英文(wen)全稱是oxidation-reduction potential，翻譯(yi)過來是氧(yang)化還原電位。
它是液體(ti)中指(zhi)示電極的氧(yang)(yang)化還(huan)原(yuan)電位(wei)與比較電極的氧(yang)(yang)化還(huan)原(yuan)電位(wei)的差(cha)，可以對整個系(xi)統(tong)的氧(yang)(yang)化還(huan)原(yuan)狀態給出一個綜合指標。
· 如ORP值低(di)，表(biao)明廢(fei)水處理系統中還原性物(wu)質或有(you)機(ji)污染(ran)物(wu)含量(liang)高，溶解氧濃(nong)度低，還原環境占(zhan)優。
· 如ORP值(zhi)高(gao)，表明(ming)廢水中(zhong)有機污染物(wu)(wu)濃度低，溶解氧或氧化性物(wu)(wu)質濃度高(gao)，氧化環境(jing)占優。
傳(chuan)統氧化還(huan)原水(shui)處(chu)理技術存(cun)在控制(zhi)條件不夠精準、浪費藥劑、對環境不友好(hao)等(deng)不足，但(dan)借助ORP測量(liang)儀器，利用ORP的電信號(hao)作為(wei)檢測與(yu)控(kong)制手段，可大(da)大(da)改進氧(yang)化還原水(shui)處理技術的精準控(kong)制水(shui)平，從而提高處理效果。
其檢(jian)測測原理(li)和pH類似，很多的pH在(zai)線檢(jian)測儀(yi)表具有兩通(tong)道的檢(jian)測方式，其(qi)中就(jiu)有ORP檢(jian)測的通(tong)道。
總而言之，ORP是污水(shui)處(chu)理廠自動(dong)控(kong)制(zhi)技(ji)術和(he)厭(yan)氧精確(que)控(kong)制(zhi)發(fa)展的(de)重(zhong)要方向，對于節省能(neng)源、控(kong)制(zhi)厭(yan)氧微生物(wu)的(de)代謝途徑以(yi)及改善處(chu)理效果具(ju)有重(zhong)要的(de)意義。
由(you)于在(zai)廢水(shui)處理中，發生的氧化還原反應(ying)眾多(duo)，而(er)且在(zai)各反應(ying)器內(nei)影響ORP的(de)因素(su)也(ye)不(bu)相同，很難判斷ORP的(de)改(gai)變主要哪(na)種(zhong)(zhong)因素(su)中的(de)哪(na)一種(zhong)(zhong)引起的(de)。
比如，在活性(xing)污泥處(chu)理(li)系統中存(cun)在很多有機物(wu)質，有機物(wu)濃度較大的變化(hua)引起ORP較小的變化，但很難(nan)判斷ORP改變主(zhu)要由哪種有機物引起(qi)。
因此(ci)，在(zai)研究ORP改變對污水處理的指示作用前，應先了解影(ying)響其改變的因(yin)素有(you)哪些。
1、溶(rong)解氧（DO）
眾所周(zhou)知，DO表示溶(rong)解在(zai)水(shui)中的(de)氧(yang)(yang)的(de)含量，在(zai)好氧(yang)(yang)池(chi)中，出(chu)水(shui)口出(chu)DO應控制(zhi)在(zai)2mg/l，如果(guo)是純氧(yang)(yang)曝氣應在(zai)4mg/l。缺氧(yang)(yang)反硝(xiao)化池(chi)DO應在(zai)0.5mg/l。在(zai)厭氧(yang)(yang)池(chi)中，分子氧(yang)(yang)基本上不存在(zai)，硝態(tai)氮最好小于0.2mg/l。
DO作為廢水(shui)處理(li)的(de)一種氧化劑，是引起系統ORP升高(gao)最直接的(de)原因。在(zai)純水(shui)中，ORP與(yu)DO的(de)對數成線(xian)形(xing)關系，ORP隨(sui)DO的(de)升高(gao)而(er)升高(gao)。
2、pH
廢(fei)水處理中，pH值是一(yi)個重(zhong)要(yao)的控制(zhi)因子。好(hao)氧(yang)微生物(wu)和發酵產酸(suan)菌最(zui)佳(jia)生長pH值為6.5～8.5，厭氧產甲烷(wan)菌的(de)最適宜pH為6.8～7.2。為控制(zhi)合適的(de)pH值，一般通過(guo)加堿調(diao)節的(de)方法(fa)控制(zhi)。
微生物的污染物的代謝活(huo)動對pH值(zhi)影響很大，在(zai)產(chan)(chan)酸(suan)階(jie)段，產(chan)(chan)酸(suan)菌分解大分子(zi)有機物產(chan)(chan)生脂肪酸(suan)和(he)二(er)氧化碳有降低pH的作(zuo)用，但在(zai)分解蛋白質(zhi)的過程中產(chan)(chan)生氨有提升(sheng)pH值(zhi)的作(zuo)用；在(zai)產(chan)(chan)甲烷階(jie)段，產(chan)(chan)甲烷菌利用乙酸(suan)產(chan)(chan)甲烷可提高系統的pH值(zhi)。
pH值是引(yin)起ORP升降的一(yi)個重要因素(su)，pH值越(yue)(yue)高，ORP越(yue)(yue)低；pH值越(yue)(yue)低，ORP越(yue)(yue)高。
值得一(yi)提(ti)的是，在污水中雖然pH與ORP有一定的(de)(de)(de)(de)相關(guan)性(xing)，但由于(yu)ORP還受(shou)微生物(wu)活動、溶解氧等因素的(de)(de)(de)(de)影響，pH與ORP的(de)(de)(de)(de)相關(guan)性(xing)沒有在純水中(zhong)的(de)(de)(de)(de)強。
3、溫度(du)
在廢水處(chu)理過程中，溫度是一個非常重要的(de)指標。好氧(yang)微生物在15～30℃活動(dong)旺盛，厭氧微生物最佳溫(wen)度在35℃附近和55℃附近。
在(zai)厭氧廢(fei)水(shui)(shui)處理過程中，溫(wen)度的改變對微生(sheng)物的組(zu)成和增殖、產甲(jia)烷速率、污泥的沉(chen)淀(dian)性(xing)能(neng)等都(dou)有重要影響，因此，為保證厭氧池(chi)運行的穩(wen)定，廢(fei)水(shui)(shui)在(zai)進入厭氧池(chi)前一般通過冷卻塔(ta)降溫(wen)和水(shui)(shui)蒸氣加熱的方(fang)法調節廢(fei)水(shui)(shui)溫(wen)度至35℃或55℃。
研究實踐表(biao)明，溶(rong)液溫度越(yue)高(gao)，溶(rong)液的ORP越(yue)低(di)；在廢水處理過程(cheng)(cheng)中，溫(wen)(wen)度的影(ying)響也是如此。另外水處理過程(cheng)(cheng)溫(wen)(wen)度越(yue)高，ORP越(yue)低(di)，還與溫(wen)(wen)度升高導(dao)致水分(fen)子團(tuan)簇變小有關。
此外，溫度的改變(bian)也可同時導致酸堿度、氣體(ti)溶解(jie)度、生物活性的改變(bian)以及水體(ti)污染物相間(jian)平衡的改變(bian)，進而影響ORP。
4、微生物(wu)的組成
在廢水生物處(chu)理(li)系統(tong)中，存(cun)在著獨特(te)的生態系統(tong)。
在兩相厭氧生物反應(ying)器中，實現了產酸菌和產甲烷菌的有效分離(li)，便于系統(tong)的控制和管(guan)理(li)。在絮(xu)狀泥占優勢(shi)的UASB中(zhong)，沿水流方向(xiang)依次(ci)篩選出了產酸菌(jun)(jun)和產甲(jia)烷菌(jun)(jun)。在厭氧顆(ke)粒泥(ni)和厭氧生物(wu)膜中(zhong)，從外部(bu)(bu)到內部(bu)(bu)，占(zhan)優勢的菌(jun)(jun)種由產酸菌(jun)(jun)向(xiang)產甲(jia)烷菌(jun)(jun)轉變。
在厭氧反應系統中，必須把DO濃度和ORP控制(zhi)的很低，特(te)別是在產甲烷階段(duan)，氧化(hua)還原(yuan)電位不能高于-330mV。
而(er)進水中難免會有DO的(de)(de)存在(zai)(zai)，但在(zai)(zai)這種(zhong)獨特的(de)(de)生態系統(tong)的(de)(de)作用(yong)下(xia)，通過好(hao)氧微生物、兼性微生物、厭(yan)氧微生物之間的(de)(de)協同作用(yong)以及共生作用(yong)，系統(tong)的(de)(de)ORP很快(kuai)降到甲烷菌適宜生長的(de)(de)范(fan)圍。這種(zhong)低氧化還原電(dian)位的(de)(de)現(xian)象不(bu)僅存在(zai)(zai)于厭(yan)氧反應器(qi)中，甚至(zhi)在(zai)(zai)曝氣(qi)池中的(de)(de)絮狀泥中也出現(xian)這種(zhong)現(xian)象。
5、微生(sheng)物的活性(xing)
厭氧活性污泥(ni)的活性可(ke)由最大(da)比產(chan)甲烷速率和最大(da)比COD去除速(su)率表(biao)(biao)示。好氧活性污泥的(de)活性也可由(you)最大比COD去除速(su)率表(biao)(biao)示。
微生物的(de)(de)活性(xing)(xing)越高，消耗氧氣的(de)(de)速(su)率(lv)(lv)和產生還原性(xing)(xing)物質的(de)(de)速(su)率(lv)(lv)也越快(kuai)，ORP降低也越迅速 。
ORP作為反映水體(ti)宏觀氧化(hua)還原性的(de)綜合指標，其影(ying)(ying)響因素種類較(jiao)多(duo)，除上述幾個主要影(ying)(ying)響因素外，還有壓力、有機物、固體(ti)物質、微生物種類等因素的(de)影(ying)(ying)響。
這些因(yin)(yin)素不是(shi)孤立的(de)(de)，它們(men)相互(hu)影響、相互(hu)制約。因(yin)(yin)此，水(shui)體的(de)(de)氧化還原性也是(shi)多種因(yin)(yin)素綜(zong)合(he)作(zuo)用的(de)(de)結(jie)果。
早些時候(hou)，氧(yang)化還原(yuan)電位主要(yao)應用在(zai)工業廢水的(de)治理(li)(li)中，特(te)別是處理(li)(li)一些金(jin)屬精加工中產生(sheng)的(de)廢水，后來在(zai)市政污水處理(li)(li)廠(chang)也逐步得到了廣泛(fan)的(de)應用。
污水系統中存在著(zhu)多(duo)種變價離子(zi)和(he)溶解(jie)氧，即多(duo)個氧化還原電對。通過ORP在線監測(ce)儀(yi)表，污(wu)水中的氧化(hua)還原電位(wei)可以(yi)在很(hen)短(duan)時間內被檢測(ce)出(chu)來，不需要再通過化(hua)驗(yan)室進行的采樣測(ce)量，在時間上可以(yi)大大縮短(duan)化(hua)驗(yan)流程，提高(gao)了(le)工作效率(lv)。
在污(wu)水(shui)(shui)處理系統(tong)中重(zhong)要的氧(yang)化(hua)(hua)還(huan)原反應包(bao)括含碳、含氮、含磷(lin)等(deng)有機污(wu)染物(wu)的生物(wu)降(jiang)解(jie)，有機物(wu)的水(shui)(shui)解(jie)和(he)酸化(hua)(hua)，硝化(hua)(hua)和(he)反硝化(hua)(hua)反應，生物(wu)厭氧(yang)釋磷(lin)，好(hao)氧(yang)吸磷(lin)等(deng)。
1、污水處(chu)理的各個(ge)階段，微(wei)生物所(suo)需求的氧化還原電(dian)位不(bu)同
一般好氧微生物在+100mV以(yi)(yi)上均可生(sheng)長，最(zui)適(shi)為(wei)(wei)+300～+400mV；兼性(xing)厭(yan)氧(yang)微生(sheng)物在+100mV以(yi)(yi)上時進(jin)行(xing)好氧(yang)呼(hu)吸，在+100mV以(yi)(yi)下(xia)時進(jin)行(xing)無氧(yang)呼(hu)吸；專(zhuan)性(xing)厭(yan)氧(yang)細菌要求(qiu)為(wei)(wei)-200～-250mV，其中專(zhuan)性(xing)厭(yan)氧(yang)的產甲(jia)烷(wan)菌要求(qiu)為(wei)(wei) -300～-400mV，最(zui)適(shi)為(wei)(wei)-330mV。
好(hao)氧活性污泥法系統中正常的(de)氧化還原環境在+200～+600mV之間。污水生化處理中常見的(de)反應過程(cheng)所適宜(yi)的(de)ORP值范(fan)圍，如下(xia)表所示：
2、作為好氧生物(wu)處理、缺氧生物(wu)處理及厭氧生物(wu)處理中的(de)控制(zhi)策略(lve)
通過監測和管理污水的ORP，管(guan)理人員(yuan)可人為地控制生物反應發生。通過改(gai)變工(gong)藝運行的環境條件，如(ru)：
· 加大曝氣(qi)量增加溶解(jie)氧濃度
· 投(tou)加氧化性物質等措施提(ti)高氧化還原電(dian)位(wei)
· 減小曝氣量(liang)降低(di)溶解氧濃(nong)度
· 投加碳源(yuan)和還原性物質降低(di)氧化(hua)還原電位，從而實現促進或阻止該反(fan)應的(de)進行。
因(yin)此，管理(li)人員利用ORP作為好(hao)氧生物(wu)處理(li)、缺(que)氧生物(wu)處理(li)及厭氧生物(wu)處理(li)中的(de)控制參數，可實現更好(hao)的(de)處理(li)效果。
好氧生物(wu)處理(li)：
ORP與COD去除和(he)硝化具(ju)有(you)良好的(de)(de)(de)相關性，通過ORP控(kong)制好氧曝氣(qi)量，可避免曝氣(qi)時間的(de)(de)(de)不(bu)足或過量，確(que)保處理(li)出水(shui)的(de)(de)(de)水(shui)質。
缺(que)氧生(sheng)物處理：
ORP與反(fan)(fan)硝(xiao)化(hua)狀(zhuang)態(tai)的(de)氮(dan)濃(nong)度在(zai)(zai)缺氧生物處理(li)過(guo)程中存在(zai)(zai)一定的(de)相關性，可以以此作(zuo)為判(pan)斷反(fan)(fan)硝(xiao)化(hua)過(guo)程是否(fou)結束的(de)一個(ge)標準。相關實(shi)踐表明(ming)，在(zai)(zai)反(fan)(fan)硝(xiao)化(hua)脫氮(dan)過(guo)程中，當ORP對時間的(de)導數(shu)＜-5時，反(fan)(fan)應(ying)較徹(che)底(di)。出(chu)水(shui)中含有(you)硝(xiao)態(tai)氮(dan)，可以防止(zhi)產生各種有(you)毒有(you)害物質(zhi)，例如(ru)硫化(hua)氫等。
厭氧(yang)生(sheng)物處理：
厭氧反應過程中，當有(you)還原(yuan)物質產生時，ORP值就(jiu)(jiu)會降低；反之，還原(yuan)物質減少，ORP值就(jiu)(jiu)會升(sheng)高，并(bing)且(qie)在(zai)一定(ding)時(shi)間(jian)段里趨(qu)于穩定(ding)。
總而言之，對于污(wu)水處理(li)(li)廠的好氧生物處理(li)(li)，ORP與(yu)COD、BOD的生(sheng)物降(jiang)解，ORP與(yu)硝化反應具有(you)良好的相關性。
對于缺氧生物處理，ORP與反硝(xiao)化狀態的(de)硝(xiao)酸鹽氮濃(nong)度在缺氧生物處理過(guo)程中存在一定的(de)相關性(xing)，可以以此作(zuo)為判斷反硝(xiao)化過(guo)程是(shi)否結束(shu)的(de)一個(ge)標準。
3、控制(zhi)除(chu)磷工藝段(duan)的處(chu)理(li)效果，提高(gao)除(chu)磷效果
對(dui)于(yu)生(sheng)物除(chu)磷、除(chu)磷包括兩個步驟：
· 一是在厭氧環(huan)境(jing)下磷的釋放階段(duan)，發酵菌(jun)在ORP在-100～-225mV的條(tiao)件下(xia)產生脂(zhi)肪(fang)酸，脂(zhi)肪(fang)酸通過(guo)聚磷菌(jun)吸(xi)收，同(tong)時釋放磷進入水體中(zhong)。
· 二(er)是在好(hao)氧(yang)池內聚(ju)磷菌開(kai)始降解上(shang)階段吸收的脂肪酸同時從ATP轉化成ADP獲(huo)得能(neng)(neng)量，這種能(neng)(neng)量的儲存(cun)需要(yao)從水中吸附(fu)過量的磷(lin)，吸附(fu)磷(lin)的反應要(yao)求好氧池內的ORP為+25～+250mV 之間，才能(neng)(neng)發生生物除(chu)磷(lin)的存(cun)儲。
因(yin)此，工作人員可通(tong)過ORP來控制除磷(lin)工藝段的處理效(xiao)果(guo)，提(ti)高除磷(lin)效(xiao)果(guo)。
當工作人員不希(xi)望在一個硝(xiao)(xiao)化(hua)反應過程發生(sheng)反硝(xiao)(xiao)化(hua)反應或亞硝(xiao)(xiao)酸鹽的聚集，必須保(bao)持超(chao)過+50mV的(de)(de)ORP值。同理(li)，管(guan)(guan)理(li)人員防止在下水管(guan)(guan)道系統中(zhong)發(fa)生(sheng)惡(e)臭（H2S）的(de)(de)產(chan)生(sheng)，管(guan)(guan)理(li)人員必須保持管(guan)(guan)道中(zhong)超過-50mV的(de)(de)ORP值，以防止硫化物(wu)的(de)(de)形成和反應(ying)。
4、調(diao)節工藝的曝氣時間和曝氣強度，節能降耗(hao)
除此之外，工(gong)作人員(yuan)還(huan)可以利(li)用ORP與水中溶解氧的顯(xian)著(zhu)相(xiang)關性(xing)，通(tong)過ORP來調節(jie)工藝(yi)的曝(pu)氣時(shi)間和曝(pu)氣強度，在滿足生物反應(ying)條件的同時(shi)，達到(dao)節(jie)能(neng)降(jiang)耗(hao)的目的。
綜上所述(shu)，ORP的檢測手段簡單，設備價格較低，測量(liang)精度高，檢測數據實時顯示。
通(tong)過(guo)ORP 在(zai)線檢測(ce)，工作人員可以(yi)根據(ju)實(shi)時反饋的(de)(de)信息(xi)，快速(su)掌握污水(shui)凈化反應過程和(he)水(shui)體污染狀(zhuang)態信息(xi)，從(cong)而實(shi)現(xian)污水(shui)處理環節的(de)(de)精細化管理和(he)水(shui)環境質量(liang)的(de)(de)高效(xiao)管理。
但(dan)如上文提(ti)到，在(zai)廢水處理中，發生(sheng)的氧化還原反應眾多(duo)，且在(zai)各反應器內影響(xiang)ORP的因(yin)素(su)也不相同。
因此，在污水(shui)處理中，工作人(ren)員還(huan)需根據污水(shui)廠實際，進一(yi)步(bu)研究水(shui)中溶解氧、pH、溫度、鹽度等因素與(yu)ORP的(de)相關(guan)(guan)關(guan)(guan)系(xi)，建立適(shi)合不同水體的(de)ORP控制參(can)數。
