ORP的英文全稱是oxidation-reduction potential，翻譯過來是氧化還(huan)原電(dian)位(wei)。
它(ta)是(shi)液體(ti)中指示(shi)電極(ji)的氧化(hua)(hua)還(huan)原電(dian)位(wei)與比較電(dian)極(ji)的氧化(hua)(hua)還(huan)原電(dian)位(wei)的差，可(ke)以對整個系統的氧化(hua)(hua)還(huan)原狀態給出一(yi)個綜合指標。
· 如ORP值低(di)，表明廢水(shui)處理系統中還原性物質(zhi)或有機污染物含(han)量高，溶解氧濃度低，還原環境占優。
· 如ORP值高，表明廢水中(zhong)有(you)機污染物濃度低(di)，溶(rong)解氧(yang)或(huo)氧(yang)化性(xing)物質濃度高，氧(yang)化環境占優。
傳統(tong)氧(yang)化還(huan)原(yuan)水(shui)處理技術存在控制條件不(bu)夠(gou)精準、浪費藥劑、對環(huan)境不(bu)友好(hao)等不(bu)足(zu)，但借助ORP測量儀器，利用(yong)ORP的(de)電信號作(zuo)為檢測與控(kong)制手段，可大大改進氧化還原(yuan)水處理技術的(de)精準控(kong)制水平，從而提高處理效果(guo)。
其檢測(ce)測(ce)原理(li)和(he)pH類似，很多的pH在線檢測儀表具有兩通(tong)道的檢測方式，其中就(jiu)有ORP檢測的通(tong)道。
總而(er)言之，ORP是污水處理廠自(zi)動控制(zhi)(zhi)技(ji)術(shu)和(he)厭氧精(jing)確(que)控制(zhi)(zhi)發展(zhan)的重要方向，對于(yu)節(jie)省(sheng)能(neng)源、控制(zhi)(zhi)厭氧微生(sheng)物(wu)的代謝途徑以及改善處理效果具有重要的意義(yi)。
由于(yu)在(zai)廢水處理中(zhong)，發生(sheng)的氧(yang)化還原反應(ying)眾多，而且(qie)在(zai)各反應(ying)器內影響(xiang)ORP的因(yin)素也不相同，很難判斷ORP的改(gai)變主要哪種因(yin)素中(zhong)的哪一種引(yin)起(qi)的。
比如，在(zai)活性(xing)污泥處(chu)理系統中存在(zai)很多有機物質，有機物濃度較大(da)的(de)變化(hua)引起ORP較小的變化(hua)，但很難判斷(duan)ORP改變主(zhu)要(yao)由哪種有機物引起。
因此，在研究ORP改(gai)變(bian)對污水處理的(de)指示作用(yong)前，應先了解影響其改(gai)變(bian)的(de)因素(su)有哪(na)些(xie)。
1、溶解氧(yang)（DO）
眾所周知，DO表示(shi)溶解在(zai)(zai)(zai)水中的(de)氧(yang)(yang)的(de)含(han)量，在(zai)(zai)(zai)好氧(yang)(yang)池(chi)中，出水口出DO應(ying)控制在(zai)(zai)(zai)2mg/l，如果是(shi)純氧(yang)(yang)曝氣應(ying)在(zai)(zai)(zai)4mg/l。缺(que)氧(yang)(yang)反硝化池(chi)DO應(ying)在(zai)(zai)(zai)0.5mg/l。在(zai)(zai)(zai)厭氧(yang)(yang)池(chi)中，分子氧(yang)(yang)基本(ben)上不存在(zai)(zai)(zai)，硝態(tai)氮最好小于0.2mg/l。
DO作為廢(fei)水處理的一(yi)種氧化(hua)劑，是引起系統ORP升高最直接的原因(yin)。在(zai)純(chun)水中，ORP與(yu)DO的對數成線形關系，ORP隨(sui)DO的升高而升高。
2、pH
廢(fei)水處理中，pH值是一個重要的控制因子(zi)。好氧(yang)微(wei)生物和(he)發酵(jiao)產酸(suan)菌(jun)最佳生長pH值為(wei)6.5～8.5，厭氧(yang)產甲烷菌(jun)的(de)(de)最適(shi)(shi)宜pH為(wei)6.8～7.2。為(wei)控(kong)制(zhi)合適(shi)(shi)的(de)(de)pH值，一般通(tong)過加(jia)堿調(diao)節的(de)(de)方法控(kong)制(zhi)。
微生物的污染物的代謝活動(dong)對pH值影(ying)響很大，在(zai)產(chan)酸(suan)階段，產(chan)酸(suan)菌分解(jie)大分子(zi)有(you)機物產(chan)生脂肪酸(suan)和二氧化碳有(you)降低pH的作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)，但在(zai)分解(jie)蛋白質(zhi)的過程(cheng)中產(chan)生氨有(you)提(ti)升(sheng)pH值的作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)；在(zai)產(chan)甲(jia)烷(wan)(wan)階段，產(chan)甲(jia)烷(wan)(wan)菌利(li)用(yong)(yong)乙酸(suan)產(chan)甲(jia)烷(wan)(wan)可提(ti)高系統(tong)的pH值。
pH值(zhi)是(shi)引(yin)起ORP升降的(de)一個重(zhong)要(yao)因(yin)素(su)，pH值(zhi)越(yue)(yue)(yue)高，ORP越(yue)(yue)(yue)低；pH值(zhi)越(yue)(yue)(yue)低，ORP越(yue)(yue)(yue)高。
值得一提的是，在(zai)污水中(zhong)雖(sui)然pH與ORP有(you)一定的(de)(de)相關性，但由(you)于(yu)ORP還受微生物活動(dong)、溶解氧等因素的(de)(de)影響，pH與ORP的(de)(de)相關性沒有(you)在(zai)純水(shui)中的(de)(de)強。
3、溫度
在廢水處理過(guo)程中(zhong)，溫度是一個非(fei)常重要的(de)指(zhi)標。好氧微生(sheng)物在15～30℃活(huo)動(dong)旺盛，厭氧微生(sheng)物最佳(jia)溫(wen)度在35℃附(fu)近(jin)和55℃附(fu)近(jin)。
在(zai)(zai)厭(yan)氧(yang)廢水(shui)(shui)處(chu)理過程中，溫(wen)度的(de)改變對(dui)微生(sheng)物的(de)組成(cheng)和(he)增(zeng)殖(zhi)、產(chan)甲烷速率、污泥的(de)沉淀性能等都(dou)有重要影響，因此，為保證厭(yan)氧(yang)池運行的(de)穩定(ding)，廢水(shui)(shui)在(zai)(zai)進(jin)入厭(yan)氧(yang)池前一般通過冷卻塔降(jiang)溫(wen)和(he)水(shui)(shui)蒸氣加熱的(de)方法調節廢水(shui)(shui)溫(wen)度至(zhi)35℃或(huo)55℃。
研究實(shi)踐表(biao)明，溶液(ye)溫度越高，溶液(ye)的ORP越低；在廢水(shui)處(chu)理過程中(zhong)，溫度(du)的影(ying)響也是如此。另外(wai)水(shui)處(chu)理過程溫度(du)越高，ORP越低，還與溫度(du)升高導致水(shui)分子團簇變小有關。
此外(wai)，溫度(du)的(de)改變(bian)也可(ke)同(tong)時導致酸(suan)堿(jian)度(du)、氣體溶解度(du)、生(sheng)物活性的(de)改變(bian)以及水體污染物相間平衡的(de)改變(bian)，進而影響ORP。
4、微(wei)生物的組成
在廢(fei)水生(sheng)物處理系統中，存在著獨特的(de)生(sheng)態系統。
在兩相厭氧生物反(fan)應器(qi)中(zhong)，實現(xian)了產(chan)酸菌和(he)產(chan)甲(jia)烷菌的(de)有效分離，便(bian)于系統的(de)控制和(he)管理。在絮狀泥占優(you)勢(shi)的(de)UASB中，沿水流方向(xiang)依次(ci)篩選出了產(chan)酸菌(jun)和產(chan)甲(jia)烷菌(jun)。在厭氧顆粒泥和厭氧生物膜(mo)中，從外部(bu)到內部(bu)，占(zhan)優勢的菌(jun)種由產(chan)酸菌(jun)向(xiang)產(chan)甲(jia)烷菌(jun)轉變。
在厭氧(yang)反應系統中(zhong)，必須把DO濃(nong)度和(he)ORP控制的很低，特別是在產甲烷階段，氧化還(huan)原(yuan)電位(wei)不能高于-330mV。
而(er)進水(shui)中難(nan)免會有DO的(de)存在(zai)(zai)，但(dan)在(zai)(zai)這(zhe)(zhe)種(zhong)獨特的(de)生(sheng)態系統(tong)的(de)作(zuo)用(yong)下(xia)，通過好氧(yang)(yang)(yang)微生(sheng)物、兼(jian)性微生(sheng)物、厭氧(yang)(yang)(yang)微生(sheng)物之間的(de)協(xie)同作(zuo)用(yong)以(yi)及共生(sheng)作(zuo)用(yong)，系統(tong)的(de)ORP很快降到甲烷菌適宜生(sheng)長的(de)范圍。這(zhe)(zhe)種(zhong)低氧(yang)(yang)(yang)化還原電位的(de)現象不僅存在(zai)(zai)于(yu)厭氧(yang)(yang)(yang)反(fan)應器中，甚至在(zai)(zai)曝氣池中的(de)絮狀(zhuang)泥中也出現這(zhe)(zhe)種(zhong)現象。
5、微生物的(de)活性
厭氧活性污泥的活性可由最(zui)大比產(chan)甲烷(wan)速(su)率(lv)和最(zui)大比COD去除速(su)(su)率(lv)表示。好氧活(huo)性污泥的活(huo)性也(ye)可由最大比COD去除速(su)(su)率(lv)表示。
微生物的(de)活性(xing)越高，消耗氧氣的(de)速(su)率(lv)和產生還原性(xing)物質的(de)速(su)率(lv)也越快，ORP降低(di)也越迅(xun)速 。
ORP作(zuo)為反映(ying)水體宏觀(guan)氧化(hua)還原性的綜合指標，其影響因素(su)種類較多(duo)，除上述幾個主(zhu)要影響因素(su)外，還有壓力、有機物(wu)(wu)(wu)、固體物(wu)(wu)(wu)質(zhi)、微生物(wu)(wu)(wu)種類等因素(su)的影響。
這些因(yin)素不是孤立的，它們相(xiang)(xiang)互(hu)影響、相(xiang)(xiang)互(hu)制約。因(yin)此，水(shui)體(ti)的氧化還原性也(ye)是多(duo)種因(yin)素綜合作用的結果。
早些(xie)時候，氧化還原電位主要應用在(zai)(zai)工業廢(fei)水(shui)的治理(li)中(zhong)(zhong)，特別是處(chu)理(li)一些(xie)金屬精加工中(zhong)(zhong)產生(sheng)的廢(fei)水(shui)，后來在(zai)(zai)市政污水(shui)處(chu)理(li)廠也逐步得到了(le)廣泛的應用。
污(wu)水系統中存在著多(duo)種變價離子和溶解氧(yang)，即(ji)多(duo)個氧(yang)化還原電對。通(tong)過(guo)ORP在線(xian)監(jian)測(ce)儀表，污水中的氧(yang)化(hua)還(huan)原電位(wei)可以(yi)在很短(duan)時間(jian)內被檢(jian)測(ce)出來，不(bu)需要再通過(guo)化(hua)驗(yan)室進(jin)行的采樣測(ce)量，在時間(jian)上(shang)可以(yi)大(da)大(da)縮短(duan)化(hua)驗(yan)流程，提高了工作效率。
在污(wu)水處理(li)系統(tong)中重(zhong)要(yao)的(de)氧(yang)(yang)化還原反(fan)應(ying)包括(kuo)含碳、含氮(dan)、含磷(lin)等有(you)機污(wu)染物(wu)的(de)生物(wu)降(jiang)解(jie)，有(you)機物(wu)的(de)水解(jie)和酸化，硝化和反(fan)硝化反(fan)應(ying)，生物(wu)厭(yan)氧(yang)(yang)釋(shi)磷(lin)，好氧(yang)(yang)吸磷(lin)等。
1、污水處(chu)理的(de)各個階段，微(wei)生物(wu)所需求的(de)氧化(hua)還原電位不同(tong)
一(yi)般好氧微生(sheng)物在+100mV以(yi)上(shang)均(jun)可生(sheng)長，最適為(wei)+300～+400mV；兼性厭(yan)氧(yang)(yang)微生(sheng)物在(zai)+100mV以(yi)上(shang)時進行好氧(yang)(yang)呼(hu)吸(xi)，在(zai)+100mV以(yi)下時進行無氧(yang)(yang)呼(hu)吸(xi)；專性厭(yan)氧(yang)(yang)細(xi)菌(jun)(jun)要求(qiu)為(wei)-200～-250mV，其中專性厭(yan)氧(yang)(yang)的產甲烷菌(jun)(jun)要求(qiu)為(wei) -300～-400mV，最適為(wei)-330mV。
好氧(yang)活性(xing)污泥法系(xi)統(tong)中正常的氧(yang)化還原環境在(zai)+200～+600mV之間。污水生化處(chu)理中常見的反應過(guo)程所適宜的ORP值范圍，如下表所示(shi)：
2、作為好氧(yang)(yang)生(sheng)物處(chu)理(li)、缺(que)氧(yang)(yang)生(sheng)物處(chu)理(li)及厭氧(yang)(yang)生(sheng)物處(chu)理(li)中的控制策略(lve)
通過監(jian)測和(he)管(guan)理污水的ORP，管理(li)人員可(ke)人為地控制生(sheng)物反(fan)應發生(sheng)。通過改變工(gong)藝運(yun)行的環境(jing)條件，如(ru)：
· 加大曝氣量(liang)增加溶(rong)解氧(yang)濃度
· 投加氧化性物質等措施提高氧化還(huan)原電位(wei)
· 減小曝(pu)氣量(liang)降低溶解氧濃度
· 投加碳源(yuan)和(he)還原性(xing)物質降(jiang)低氧化(hua)還原電位，從而實現促進或阻止該反應(ying)的進行。
因此，管理人員利用ORP作為好氧(yang)生(sheng)物(wu)(wu)處理(li)、缺氧(yang)生(sheng)物(wu)(wu)處理(li)及厭氧(yang)生(sheng)物(wu)(wu)處理(li)中的控制參數，可實現更好的處理(li)效果(guo)。
好(hao)氧(yang)生物處理：
ORP與(yu)COD去除和(he)硝化具有(you)良好的相關性，通過(guo)ORP控制好氧曝(pu)氣量，可避免曝(pu)氣時間的不足或(huo)過(guo)量，確(que)保處理(li)出水(shui)的水(shui)質(zhi)。
缺氧生物(wu)處理：
ORP與反(fan)硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)狀態的氮濃度在(zai)缺氧生(sheng)(sheng)物(wu)處理(li)過程中存(cun)在(zai)一定(ding)的相關性(xing)，可以以此作為判斷反(fan)硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)過程是否結(jie)束的一個標(biao)準。相關實踐(jian)表明，在(zai)反(fan)硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)脫氮過程中，當ORP對(dui)時間的導數(shu)＜-5時，反(fan)應較徹底。出水中含有(you)硝(xiao)(xiao)態氮，可以防止(zhi)產生(sheng)(sheng)各種有(you)毒(du)有(you)害物(wu)質，例如硫(liu)化(hua)(hua)氫等。
厭氧生物(wu)處理：
厭氧(yang)反應過程(cheng)中，當有還(huan)原物質產生時，ORP值(zhi)就會降低；反之(zhi)，還原物(wu)質(zhi)減少，ORP值(zhi)就會升(sheng)高(gao)，并且在一定時間(jian)段里趨(qu)于(yu)穩(wen)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(xiao)化反應(ying)具有良好的相關性。
對(dui)于(yu)缺氧生物處理，ORP與反(fan)硝(xiao)(xiao)化狀態(tai)的硝(xiao)(xiao)酸(suan)鹽(yan)氮濃(nong)度在(zai)缺(que)氧生物處理過程中存在(zai)一定的相關性，可以以此作為(wei)判(pan)斷反(fan)硝(xiao)(xiao)化過程是否(fou)結束的一個標準。
3、控制(zhi)除(chu)磷工(gong)藝段的(de)處理效果(guo)，提(ti)高除(chu)磷效果(guo)
對(dui)于生物除磷(lin)、除磷(lin)包括兩(liang)個步驟：
· 一是(shi)在(zai)厭氧環境(jing)下磷的釋放階段(duan)，發(fa)酵菌(jun)在(zai)ORP在-100～-225mV的條件(jian)下產生脂(zhi)肪酸(suan)，脂(zhi)肪酸(suan)通過(guo)聚磷菌吸收，同時釋放磷進入水體中。
· 二是在好氧(yang)池內(nei)聚磷菌開(kai)始降解上階(jie)段吸收的(de)脂肪酸同時從ATP轉化成(cheng)ADP獲(huo)得能量(liang)(liang)，這種(zhong)能量(liang)(liang)的儲(chu)存(cun)需(xu)要從水(shui)中吸附過量(liang)(liang)的磷，吸附磷的反應要求好氧池內的ORP為(wei)+25～+250mV 之間(jian)，才能發生生物除磷的存(cun)儲(chu)。
因此，工作人員可通過ORP來控制除(chu)磷(lin)工(gong)藝段的(de)處理效果(guo)，提高(gao)除(chu)磷(lin)效果(guo)。
當工作人員(yuan)不希(xi)望在一個硝化反應過(guo)程發生反硝化反應或亞硝酸鹽的聚集，必須保持超過(guo)+50mV的(de)ORP值(zhi)。同理(li)(li)，管(guan)理(li)(li)人員(yuan)防(fang)止在下水管(guan)道系統中發(fa)生惡臭（H2S）的(de)產生，管(guan)理(li)(li)人員(yuan)必須保持管(guan)道中超過-50mV的(de)ORP值(zhi)，以(yi)防(fang)止硫(liu)化(hua)物的(de)形成(cheng)和(he)反應。
4、調節(jie)工(gong)藝的曝(pu)氣時間和曝(pu)氣強度，節(jie)能(neng)降耗
除此之外，工作人員還可以利用ORP與水(shui)中溶解(jie)氧的(de)顯著相關(guan)性，通過ORP來調節(jie)工藝的(de)曝(pu)氣時間(jian)和(he)曝(pu)氣強(qiang)度，在(zai)滿足生物反應條件的(de)同(tong)時，達到節(jie)能降耗的(de)目的(de)。
綜上所述，ORP的檢測(ce)(ce)手段簡單(dan)，設備價格較低，測(ce)(ce)量精度高(gao)，檢測(ce)(ce)數據實時顯(xian)示。
通過ORP 在線檢測(ce)，工作人員可以根據實時反饋的(de)信息，快速掌(zhang)握污水(shui)凈化反應過(guo)程和水(shui)體污染狀態(tai)信息，從而實現污水(shui)處理(li)環節的(de)精細(xi)化管理(li)和水(shui)環境質量的(de)高效管理(li)。
但如上文(wen)提到，在廢水處理(li)中(zhong)，發生的(de)氧(yang)化還原反(fan)應(ying)(ying)眾多，且在各反(fan)應(ying)(ying)器內影響ORP的因素也(ye)不相同。
因此，在污(wu)水處理中，工作人(ren)員還(huan)需根據污(wu)水廠實際，進(jin)一步(bu)研(yan)究水中溶解氧(yang)、pH、溫度、鹽度等因(yin)素(su)與ORP的相(xiang)關關系，建(jian)立適合不同水(shui)體的ORP控制參數。
