求(qiu)教(jiao)ORP與各個(ge)因素的(de)關系，比如ORP與pH，ORP與DO等，為啥會造成ORP的(de)數值(zhi)改變？了解ORP數值(zhi)的(de)變化與各個(ge)因素之間(jian)的(de)關系，就要先從ORP的(de)定義說起！

一(yi)、ORP的定義

ORP的英(ying)文(wen)全稱是oxidation-reduction potential，翻(fan)譯過來是氧(yang)化(hua)還原(yuan)電位。

它是液體中(zhong)指示電極的(de)(de)氧(yang)化(hua)(hua)還原電位(wei)與比較(jiao)電極的(de)(de)氧(yang)化(hua)(hua)還原電位(wei)的(de)(de)差，可以對(dui)整(zheng)個系統的(de)(de)氧(yang)化(hua)(hua)還原狀態給出一(yi)個綜(zong)合指標(biao)。

如ORP值(zhi)低(di)，表(biao)明廢水處理(li)系統中還原性(xing)物(wu)質或有(you)機(ji)污染物(wu)含量高，溶解氧濃度低(di)，還原環境占優。

如ORP值高，表明(ming)廢水中(zhong)有機(ji)污染(ran)物(wu)濃度低，溶解(jie)氧(yang)或氧(yang)化性(xing)物(wu)質(zhi)濃度高，氧(yang)化環(huan)境占優。

傳統氧化還(huan)原(yuan)水處(chu)理技(ji)術存在控制(zhi)(zhi)條件(jian)不夠精(jing)準(zhun)、浪(lang)費藥劑、對(dui)環境不友好等不足(zu)，但借助(zhu)ORP測(ce)量儀器(qi)，利用ORP的電(dian)信號(hao)作為檢測(ce)與控制(zhi)(zhi)手段(duan)，可大大改進氧化還(huan)原(yuan)水處(chu)理技(ji)術的精(jing)準(zhun)控制(zhi)(zhi)水平，從而提高處(chu)理效果。

其(qi)檢(jian)測測原理和pH類似，很多的(de)pH在線檢(jian)測儀(yi)表(biao)具有兩通道(dao)的(de)檢(jian)測方式，其(qi)中就(jiu)有ORP檢(jian)測的(de)通道(dao)。

總而言(yan)之，ORP是污(wu)水處理廠自(zi)動(dong)控(kong)制技術和厭氧(yang)精確控(kong)制發展的(de)重要(yao)方向(xiang)，對于(yu)節省(sheng)能源、控(kong)制厭氧(yang)微生(sheng)物的(de)代謝途(tu)徑(jing)以及改(gai)善處理效果具有重要(yao)的(de)意義。

二(er)、ORP的影響因素

由(you)于在廢水(shui)處理中(zhong)，發生的(de)(de)(de)氧化(hua)還原反應(ying)眾(zhong)多，而且在各(ge)反應(ying)器內影響(xiang)ORP的(de)(de)(de)因素(su)也不(bu)相同，很(hen)難判斷ORP的(de)(de)(de)改變主要(yao)哪種(zhong)因素(su)中(zhong)的(de)(de)(de)那一種(zhong)引起的(de)(de)(de)。

比(bi)如，在活性污泥處理系統中存在很多有機(ji)物質(zhi)，有機(ji)物濃(nong)度較大的變化引起ORP較小的變化，但很難判斷(duan)ORP改變主要由那(nei)種有機(ji)物引起。

因此，在(zai)研究(jiu)ORP改(gai)變對污水處(chu)理的指示作用(yong)前，應先了解(jie)影響其改(gai)變的因素有(you)哪些。

1、溶解氧(yang)（DO）

眾(zhong)所周知(zhi)，DO表示溶解在水(shui)中的(de)(de)氧(yang)的(de)(de)含量，在好氧(yang)池(chi)(chi)中，出(chu)水(shui)口出(chu)DO應(ying)控制在2mg/l，如果是純氧(yang)曝(pu)氣(qi)應(ying)在4mg/l。缺氧(yang)反硝化池(chi)(chi)DO應(ying)在0.5mg/l。在厭氧(yang)池(chi)(chi)中，分子氧(yang)基本上(shang)不(bu)存(cun)在，硝態(tai)氮最好小于0.2mg/l。

DO作(zuo)為(wei)廢水(shui)處理的(de)一(yi)種氧化劑，是引(yin)起系統(tong)ORP升高最直(zhi)接的(de)原因。在純(chun)水(shui)中，ORP與DO的(de)對數(shu)成線形(xing)關系，ORP隨(sui)DO的(de)升高而升高。

2、pH

廢水處理(li)中，pH值是一(yi)個重(zhong)要的(de)(de)控(kong)制(zhi)因子(zi)。好氧微生物和(he)發酵(jiao)產酸菌(jun)最佳(jia)生長pH值為6.5～8.5，厭氧產甲烷菌(jun)的(de)(de)最適宜pH為6.8～7.2。為控(kong)制(zhi)合適的(de)(de)pH值，一(yi)般通(tong)過加(jia)堿調節的(de)(de)方法控(kong)制(zhi)。

微生物的污(wu)染物的代謝活動對pH值(zhi)影響很大(da)，在產(chan)酸(suan)階段，產(chan)酸(suan)菌分(fen)解大(da)分(fen)子有(you)(you)機物產(chan)生脂肪酸(suan)和二氧(yang)化碳有(you)(you)降低pH的作(zuo)用(yong)，但在分(fen)解蛋(dan)白質的過(guo)程中產(chan)生氨有(you)(you)提升pH值(zhi)的作(zuo)用(yong)；在產(chan)甲烷階段，產(chan)甲烷菌利用(yong)乙酸(suan)產(chan)甲烷可提高(gao)系(xi)統的pH值(zhi)。

pH值是(shi)引起ORP升降的一個重要因素(su)，pH值越(yue)(yue)(yue)高，ORP越(yue)(yue)(yue)低(di)；pH值越(yue)(yue)(yue)低(di)，ORP越(yue)(yue)(yue)高。

值得(de)一提的(de)是，在污水(shui)中雖然pH與ORP有(you)一定(ding)的(de)相關性，但由于ORP還受微生(sheng)物活動(dong)、溶解氧等因素的(de)影響，pH與ORP的(de)相關性沒有(you)在純水(shui)中的(de)強。

3、溫度

在(zai)廢水處理過程中，溫(wen)度是一個非(fei)常重(zhong)要的指標(biao)。好氧(yang)微生物在(zai)15～30℃活動(dong)旺盛，厭氧(yang)微生物最佳溫(wen)度在(zai)35℃附(fu)近(jin)和55℃附(fu)近(jin)。

在厭(yan)氧(yang)廢(fei)水處(chu)理過(guo)程中，溫(wen)度的改變對微生物的組成(cheng)和(he)增殖、產甲烷速率、污泥的沉淀性(xing)能等都有重(zhong)要(yao)影響，因此，為(wei)保(bao)證厭(yan)氧(yang)池運行(xing)的穩定，廢(fei)水在進(jin)入厭(yan)氧(yang)池前一(yi)般通過(guo)冷卻塔降(jiang)溫(wen)和(he)水蒸(zheng)氣加熱的方法調節廢(fei)水溫(wen)度至(zhi)35℃或55℃。

研究實踐(jian)表明，溶液(ye)溫(wen)度(du)越(yue)高(gao)(gao)，溶液(ye)的ORP越(yue)低；在廢水處(chu)理(li)過程(cheng)中，溫(wen)度(du)的影響(xiang)也是如此(ci)。另外水處(chu)理(li)過程(cheng)溫(wen)度(du)越(yue)高(gao)(gao)，ORP越(yue)低，還與(yu)溫(wen)度(du)升高(gao)(gao)導致水分(fen)子團簇變小有關(guan)。

此外，溫度(du)的改(gai)變(bian)也可同時導致(zhi)酸(suan)堿度(du)、氣體溶(rong)解度(du)、生物活性的改(gai)變(bian)以及水(shui)體污染物相(xiang)間(jian)平衡(heng)的改(gai)變(bian)，進而影響ORP。

4、微(wei)生物的組成(cheng)

在廢水生(sheng)物處理(li)系統(tong)中(zhong)，存在著獨特的生(sheng)態系統(tong)。

在(zai)兩(liang)相厭(yan)氧生物反應器中(zhong)，實現了產(chan)(chan)酸(suan)(suan)菌(jun)(jun)和產(chan)(chan)甲(jia)烷(wan)菌(jun)(jun)的(de)(de)有效分離，便于系統的(de)(de)控制和管理。在(zai)絮狀(zhuang)泥占優勢的(de)(de)UASB中(zhong)，沿水流方向(xiang)依(yi)次(ci)篩選出了產(chan)(chan)酸(suan)(suan)菌(jun)(jun)和產(chan)(chan)甲(jia)烷(wan)菌(jun)(jun)。在(zai)厭(yan)氧顆粒泥和厭(yan)氧生物膜中(zhong)，從(cong)外部(bu)到內部(bu)，占優勢的(de)(de)菌(jun)(jun)種由產(chan)(chan)酸(suan)(suan)菌(jun)(jun)向(xiang)產(chan)(chan)甲(jia)烷(wan)菌(jun)(jun)轉變。

在(zai)厭氧反(fan)應系(xi)統(tong)中，必(bi)須把DO濃度和ORP控(kong)制的(de)很低，特別是在(zai)產甲(jia)烷階段，氧化還原電位不能高于-330mV。

而進(jin)水中難免(mian)會(hui)有DO的(de)存(cun)在，但在這種獨(du)特的(de)生(sheng)態(tai)系(xi)統的(de)作用下，通(tong)過(guo)好氧(yang)微生(sheng)物(wu)、兼性(xing)微生(sheng)物(wu)、厭(yan)氧(yang)微生(sheng)物(wu)之間(jian)的(de)協同作用以及共生(sheng)作用，系(xi)統的(de)ORP很(hen)快降(jiang)到甲烷菌適宜生(sheng)長(chang)的(de)范圍。這種低氧(yang)化(hua)還原(yuan)電位的(de)現象不僅存(cun)在于(yu)厭(yan)氧(yang)反(fan)應器中，甚至在曝氣池中的(de)絮狀泥中也出現這種現象。

5、微生物(wu)的(de)活性

厭氧活(huo)性(xing)污(wu)泥的活(huo)性(xing)可(ke)由最大(da)比產甲烷速率和最大(da)比COD去除(chu)速率表示。好(hao)氧活(huo)性(xing)污(wu)泥的活(huo)性(xing)也可(ke)由最大(da)比COD去除(chu)速率表示。

微(wei)生物的(de)活性(xing)越(yue)高，消耗氧氣(qi)的(de)速率(lv)(lv)和產生還(huan)原性(xing)物質(zhi)的(de)速率(lv)(lv)也越(yue)快，ORP降(jiang)低也越(yue)迅速 。

ORP作為反映(ying)水體宏觀氧(yang)化還原性(xing)的綜合指(zhi)標，其影響(xiang)因(yin)素(su)種類較多，除上述(shu)幾個(ge)主要影響(xiang)因(yin)素(su)外，還有壓力(li)、有機物(wu)、固(gu)體物(wu)質(zhi)、微生物(wu)種類等因(yin)素(su)的影響(xiang)。

這(zhe)些因素不是孤立的，它(ta)們相互(hu)影(ying)響、相互(hu)制約。因此，水體的氧化還(huan)原性也(ye)是多種因素綜(zong)合作用的結果。

三、ORP在污水處理中的應用

早些時候，氧化還原電(dian)位主要應(ying)用在工業廢(fei)水的(de)治(zhi)理中(zhong)，特別是處(chu)理一些金屬精(jing)加(jia)工中(zhong)產生的(de)廢(fei)水，后來在市(shi)政(zheng)污水處(chu)理廠也逐步得到了廣泛的(de)應(ying)用。

污水(shui)系(xi)統(tong)中存在(zai)著(zhu)多(duo)種變價離子(zi)和溶解氧(yang)，即多(duo)個氧(yang)化(hua)還(huan)原電對(dui)。通過(guo)(guo)ORP在(zai)線監(jian)測儀(yi)表，污水(shui)中的(de)氧(yang)化(hua)還(huan)原電位可(ke)以在(zai)很短時(shi)(shi)間內被檢測出來，不需(xu)要(yao)再通過(guo)(guo)化(hua)驗室進行的(de)采(cai)樣測量，在(zai)時(shi)(shi)間上可(ke)以大大縮短化(hua)驗流程(cheng)，提高了工作(zuo)效率。

在(zai)污水處理系統中重要的氧(yang)化(hua)(hua)還原(yuan)反(fan)應包括含(han)碳、含(han)氮(dan)、含(han)磷等有(you)機(ji)污染物的生物降解，有(you)機(ji)物的水解和(he)酸(suan)化(hua)(hua)，硝化(hua)(hua)和(he)反(fan)硝化(hua)(hua)反(fan)應，生物厭氧(yang)釋磷，好氧(yang)吸磷等。

1、污水處理的各個階段(duan)，微生物所(suo)需求的氧化(hua)還原電位(wei)不同(tong)

一(yi)般好氧(yang)微(wei)(wei)生(sheng)物在+100mV以(yi)上均(jun)可(ke)生(sheng)長，最適為+300～+400mV；兼(jian)性(xing)(xing)厭(yan)氧(yang)微(wei)(wei)生(sheng)物在+100mV以(yi)上時進行好氧(yang)呼(hu)吸，在+100mV以(yi)下時進行無(wu)氧(yang)呼(hu)吸；專(zhuan)性(xing)(xing)厭(yan)氧(yang)細菌要求(qiu)為-200～-250mV，其中專(zhuan)性(xing)(xing)厭(yan)氧(yang)的產甲(jia)烷菌要求(qiu)為 -300～-400mV，最適為-330mV。

好氧(yang)活性污泥(ni)法系(xi)統(tong)中(zhong)(zhong)正(zheng)常的(de)氧(yang)化還原環(huan)境在+200～+600mV之間。污水生(sheng)化處理中(zhong)(zhong)常見(jian)的(de)反應(ying)過程所(suo)適宜(yi)的(de)ORP值范圍，如下表所(suo)示：

2、作為好氧生(sheng)物(wu)處理(li)(li)、缺氧生(sheng)物(wu)處理(li)(li)及厭氧生(sheng)物(wu)處理(li)(li)中的(de)控制策略

通過監測和管理(li)(li)污水的ORP，管理(li)(li)人員可(ke)人為(wei)地控制生物(wu)反(fan)應發生。通過改變工(gong)藝(yi)運(yun)行(xing)的環境條件(jian)，如：

?加大曝氣量增加溶解氧濃度

?投(tou)加氧(yang)化性物(wu)質等措施提高氧(yang)化還(huan)原(yuan)電位

?減(jian)小曝(pu)氣(qi)量降低溶解氧濃度

?投(tou)加碳(tan)源(yuan)和還原性(xing)物(wu)質(zhi)降低(di)氧化還原電(dian)位，從而實(shi)現促進(jin)或阻止(zhi)該反應的進(jin)行。

因(yin)此，管理(li)人員利(li)用ORP作(zuo)為好(hao)氧生物(wu)(wu)處(chu)理(li)、缺(que)氧生物(wu)(wu)處(chu)理(li)及(ji)厭氧生物(wu)(wu)處(chu)理(li)中的控制參數，可實現更好(hao)的處(chu)理(li)效(xiao)果。

好氧生物處理：

ORP與COD去(qu)除和硝化具有(you)良好的(de)相(xiang)關性，通過ORP控制(zhi)好氧曝氣量(liang)，可避免曝氣時(shi)間的(de)不足或(huo)過量(liang)，確保處理出水的(de)水質。

缺氧生物處理：

ORP與反硝化狀態的氮(dan)(dan)濃(nong)度在缺(que)氧生物(wu)處(chu)理過程中(zhong)存(cun)在一(yi)定(ding)的相關性，可以(yi)(yi)(yi)以(yi)(yi)(yi)此作為判斷反硝化過程是否結束的一(yi)個標準。相關實踐(jian)表(biao)明，在反硝化脫氮(dan)(dan)過程中(zhong)，當(dang)ORP對(dui)時(shi)間(jian)的導(dao)數＜-5時(shi)，反應(ying)較徹底。出水中(zhong)含有(you)硝態氮(dan)(dan)，可以(yi)(yi)(yi)防止(zhi)產生各種有(you)毒有(you)害(hai)物(wu)質，例如硫化氫等(deng)。

厭氧(yang)生物處理：

厭氧反(fan)(fan)應(ying)過程中，當有還原物(wu)質產生時(shi)，ORP值(zhi)(zhi)就會降低(di)；反(fan)(fan)之(zhi)，還原物(wu)質減少，ORP值(zhi)(zhi)就會升高，并(bing)且(qie)在(zai)一(yi)定時(shi)間段里趨于(yu)穩定。

總而言之，對于污水處理廠的好氧生物處理，ORP與COD、BOD的生物降解，ORP與硝化反(fan)應具有良好的相關性(xing)。

對于缺氧生物處(chu)理(li)，ORP與反硝化狀態的(de)硝酸(suan)鹽氮濃(nong)度在缺氧生物處(chu)理(li)過程(cheng)中存在一定的(de)相關(guan)性，可以(yi)以(yi)此作為判(pan)斷反硝化過程(cheng)是(shi)否(fou)結束的(de)一個(ge)標準。

3、控制除磷工藝段的處(chu)理(li)效(xiao)(xiao)果，提高除磷效(xiao)(xiao)果

對于生物除磷(lin)(lin)、除磷(lin)(lin)包括兩(liang)個步(bu)驟(zou)：

一是在(zai)厭氧環境下(xia)磷的釋(shi)(shi)放(fang)階段(duan)，發酵菌在(zai)ORP在(zai)-100～-225mV的條件下(xia)產生脂肪酸，脂肪酸通過聚(ju)磷菌吸收，同時釋(shi)(shi)放(fang)磷進入水體中。

二是在(zai)好氧(yang)池內聚磷菌開始降解上階(jie)段吸收的(de)(de)(de)脂肪酸同時從(cong)ATP轉化成ADP獲得能量，這種(zhong)能量的(de)(de)(de)儲(chu)存(cun)(cun)需要從(cong)水中吸附過量的(de)(de)(de)磷，吸附磷的(de)(de)(de)反應要求好氧(yang)池內的(de)(de)(de)ORP為+25～+250mV 之間，才能發(fa)生生物除磷的(de)(de)(de)存(cun)(cun)儲(chu)。

因此(ci)，工(gong)作人員可通過ORP來控制除(chu)(chu)磷工(gong)藝(yi)段的處理效(xiao)果，提高除(chu)(chu)磷效(xiao)果。

當工作人(ren)(ren)員不希望在一個硝化反(fan)應過(guo)(guo)程發生反(fan)硝化反(fan)應或亞硝酸鹽的聚集，必須保持(chi)超過(guo)(guo)+50mV的ORP值。同(tong)理(li)，管(guan)理(li)人(ren)(ren)員防止(zhi)(zhi)在下水管(guan)道(dao)系統中發生惡臭（H2S）的產生，管(guan)理(li)人(ren)(ren)員必須保持(chi)管(guan)道(dao)中超過(guo)(guo)-50mV的ORP值，以防止(zhi)(zhi)硫(liu)化物的形成和(he)反(fan)應。

4、調節(jie)(jie)工藝(yi)的(de)曝(pu)(pu)氣時間和曝(pu)(pu)氣強度，節(jie)(jie)能降耗

除此之外，工作人員還(huan)可以(yi)利用ORP與水(shui)中溶(rong)解氧(yang)的(de)(de)顯著相關性，通過(guo)ORP來(lai)調(diao)節工藝的(de)(de)曝氣時(shi)間(jian)和曝氣強度，在(zai)滿足生物反(fan)應條件的(de)(de)同(tong)時(shi)，達到節能降耗的(de)(de)目的(de)(de)。

綜上所(suo)述，ORP的(de)檢(jian)測手段簡單，設備價格較低，測量(liang)精(jing)度(du)高，檢(jian)測數據(ju)實時顯示。

通過ORP 在線檢測，工作人員(yuan)可以根據(ju)實(shi)時反(fan)饋(kui)的(de)信息，快速掌握污(wu)水(shui)(shui)凈化反(fan)應過程(cheng)和(he)水(shui)(shui)體污(wu)染(ran)狀態信息，從而(er)實(shi)現污(wu)水(shui)(shui)處(chu)理環節的(de)精細化管(guan)理和(he)水(shui)(shui)環境(jing)質量的(de)高效管(guan)理。

但(dan)如上文提到，在廢(fei)水處理中，發生的氧化還原(yuan)反應(ying)眾(zhong)多，且(qie)在各反應(ying)器內影響ORP的因素也不相同。

因(yin)此，在污水處(chu)理中(zhong)(zhong)，工作人(ren)員還需根據(ju)污水廠實際，進(jin)一步研(yan)究水中(zhong)(zhong)溶解氧、pH、溫(wen)度(du)、鹽度(du)等因(yin)素與ORP的相(xiang)關關系，建(jian)立(li)適合不(bu)同水體的ORP控制參數。

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