工艺技术 话说：污水水质之氧化还原电位[ORP]

什么是ORP呢？它是英文Oxidation-reduction potential的前三个字母的缩写，就是氧化还原电位，在污水水质检测中，对氧化还原电位ORP的检测测原理和PH很类似，很多的PH在线仪表是具有两通道的检测方式，其中就有ORP检测的通道。

它表示溶液的氧化还原电位.ORP值是水溶液氧化还原能力的测量指标，其单位是mV。ORP计是测试溶液氧化还原电位的专用仪器，它由ORP复合电极和mV计组成。

ORP电极是一种可以在其敏感层表面进行电子吸收或释放的电极，该敏感层是一种惰性金属，通常是用铂和金来制作，参比电极是和pH电极一样的银/氯化银电极。但是在污水处理的实际检测中应用较少远远少于其他水质项目的检测，其实ORP的作用并不是那么不起眼，我们今天来看看ORP指标在污水中的作用。

在自然界很多微生物的酶催化反应都是氧化还原反应，在反应中通过电子的转移，其中一种化合物被氧化，另一种化合物被还原。而生物体进行氧化还原反应的能力取决于环境的氧化还原状态，或者说是氧化还原电位ORP。

氧化还原电位（ORP）是通过电化学角度来反应一个湖泊或河流的本身净化或分解有机污染物质的能力。当水体里ORP值高，也就说明水里有很多氧气，一些分解死的组织和污染物的细菌可以在有氧条件下可以更有效地工作。

一般的ORP值越高，水体分解能力也越强，也就是说水体越健康。在这些水体底部的沉积物，有许多细菌在沉积物中分解有机物，消耗了大量的氧气，造成了下层水体的氧气的含量减少，导致ORP值降低。

因此ORP的测量可以反应出水体溶解氧的变化，同时为我们提供了水体的污染信息。而污水处理主要是利用自然界的微生物对污水中的各种有机物和无机物通过氧化还原反应进行去除的一个过程，那么通过检测污水的氧化还原的电位，也就能够反应出污水的氧化还原的强弱。




氧化还原电位在工业废水的治理中已使用多年，特别是处理一些金属精加工中产生的废水。但近年来在市政污水处理厂也逐步得到了广泛的应用。特别是在线的ORP仪，通过直接插入到污水中离子电荷的传感器，测量从颗粒所携带的电荷，并且把这些电荷被转换为毫伏即可以是负或正电荷。通过ORP仪表，污水中的氧化还原电位可以在很短时间内检测出来，不需要原来通过化验室进行的采样测量，在时间上可以大大缩短化验流程，提高了效率，并能够确定处理问题。

在污水处理系统中测量氧化还原电位可以反应一些特定生物（氧化还原）反应的发生的电位能量。在废水处理系统的重要的氧化还原反应包括含碳有机污染物的生物降解，硝化反硝化反应，生物除磷，H2S生产。这些反应包括碳（C），磷（P），硫（S），和氮（N）和从氧化状态（含氧）如硝酸盐（NO的变化- ）和硫酸（SO 4 2 - ），向还原状态（含有氢气）如氨（NH 3）和硫化物（H 2 S）转变的过程。

各种污水处理的微生物所要求的氧化还原电位不同。一般好氧微生物在+100mV以上均可生长，最适为+300mV～+400mV；兼性厌氧微生物在+100mV以上时进行好氧呼吸，为+100mV以下时进行无氧呼吸；专性厌氧细菌要求为-200mV～-250mV，其中专性厌氧的产甲烷菌要求为-300～-400mV，最适为-330mV。

好氧活性污泥法系统中正常的氧化还原环境在+200mV～+600mV之间。环境中的PH对氧化还原电位也有影响。PH值低时，氧化还原电位低，PH值高时，氧化还原电位高。污水处理中各种反应的ORP值表如下：




表中是对各种污水处理中的各种反应的ORP的检测，比如对于生物除磷，大部分污水处理厂依靠生物除磷来达到一部分的总磷去除目标。生物除磷过程包括两个处理步骤：第一，生物磷的释放；第二，生物过量吸附磷。

首先是在厌氧环境下磷的释放阶段，发酵菌在ORP在-100mv~-225 mV的条件下产生脂肪酸，脂肪酸通过聚磷菌吸收，同时释放磷进入水体中。 在生物除磷的第二阶段，在好氧池聚磷菌降解吸收的酸同时从ATP转化成ADP获得的能量，这种能量的储存需要从水中吸附过量的磷。这个吸附磷的反应要求好氧池的ORP为+25至+250毫伏之间，才能发生生物除磷的存储。

通过表中列出的反应所需要的ORP值，通过监测和管理污水的ORP，管理人员可人为的控制生物反应发生，通过改变运行的环境条件，以促进或阻止该反应的进行。例如，管理人员不希望在一个硝化反应过程发生反硝化反应或亚硝酸盐的聚集，因此，必须保持超过+50 mV的ORP值。类似地，管理人员在下水道系统中发生恶臭（H2S）的生产，管理人员必须保持管道中超过-50 mV的ORP值，以防止硫化物的形成和反应。

随着环境对污水的容纳程度越来越低，污水处理厂的除磷脱氮等反应日益成为了污水处理厂的日常管理内容，通过ORP的检测，对污水处理环节实现精细化管理，是没一个污水处理管人员需要进行的工作。由于ORP的检测手段简单，数据实时反应，因此通过ORP在线监测下水道系统和污水处理厂中的生物反应，以及实时反应到现场管理人员，使ORP逐步成为污水处理厂管理人员的新的管理工具。

最后科普一个日常的小知识：

由于人生长衰老过程是一个氧化过程，因此引用一些还原性强的水，会对人体有一定的益处，也就是引用一些ORP为负值的水，对人体有益。