氧化还原电位(ORP)概念、原理及在水处理中的应用.pdfVIP

1、什么是ORP?

ORP的英文全称是oxidation-reductionpotential，翻译过来是氧化

还原电位。它是液体中指示电极的氧化还原电位与比较电极的氧化还

原电位的差，可以对整个系统的氧化还原状态给出一个综合指标。

如ORP值低，表明废水处理系统中还原性物质或有机污染物含

量高，溶解氧浓度低，还原环境占优。如ORP值高，表明废水中有

机污染物浓度低，溶解氧或氧化性物质浓度高，氧化环境占优。

传统氧化还原水处理技术存在控制条件不够精准、浪费药剂、对

环境不友好等不足，但借助ORP测量仪器，利用ORP的电信号作为

检测与控制手段，可大大改进氧化还原水处理技术的精准控制水平，

从而提高处理效果。其检测测原理和pH类似，很多的pH在线检测

仪表具有两通道的检测方式，其中就有ORP检测的通道。

总而言之，ORP是污水处理厂自动控制技术和厌氧精确控制发

展的重要方向，对于节省能源、控制厌氧微生物的代谢途径以及改善

处理效果具有重要的意义。

2、ORP的难点以及影响因素

由于在废水处理中，发生的氧化还原反应众多，而且在各反应器

内影响ORP的因素也不相同，很难判断ORP的改变主要哪种因素中

的那一种引起的。比如，在活性污泥处理系统中存在很多有机物质，

有机物浓度较大的变化引起ORP较小的变化，但很难判断ORP改变

主要由那种有机物引起。因此，在研究ORP改变对污水处理的指示

作用前，应先了解影响其改变的因素有哪些。

（1）溶解氧(DO)

众所周知，DO表示溶解在水中的氧的含量，在好氧池中，出水

口出DO应控制在2mg/l，如果是纯氧曝气应在4mg/l。缺氧反硝化池

DO应在0.5mg/l。在厌氧池中，分子氧基本上不存在，硝态氮最好小

于0.2mg/l。DO作为废水处理的一种氧化剂，是引起系统ORP升高

最直接的原因。在纯水中，ORP与DO的对数成线形关系，ORP随

DO的升高而升高。

（2）pH

废水处理中，pH值是一个重要的控制因子。好氧微生物和发酵

产酸菌最佳生长pH值为6.5～8.5，厌氧产甲烷菌的最适宜pH为6.8～

7.2。为控制合适的pH值，一般通过加碱调节的方法控制。

微生物的污染物的代谢活动对pH值影响很大，在产酸阶段，产

酸菌分解大分子有机物产生脂肪酸和二氧化碳有降低pH的作用，但

在分解蛋白质的过程中产生氨有提升pH值的作用；在产甲烷阶段，

产甲烷菌利用乙酸产甲烷可提高系统的pH值。

pH值是引起ORP升降的一个重要因素，pH值越高，ORP越低；

pH值越低，ORP越高。

值得一提的是，在污水中虽然pH与ORP有一定的相关性，但

由于ORP还受微生物活动、溶解氧等因素的影响，pH与ORP的相

关性没有在纯水中的强。

（3）温度

在废水处理过程中，温度是一个非常重要的指标。好氧微生物在

15～30℃活动旺盛，厌氧微生物最佳温度在35℃附近和55℃附近。在

厌氧废水处理过程中，温度的改变对微生物的组成和增殖、产甲烷速

率、污泥的沉淀性能等都有重要影响，因此，为保证厌氧池运行的稳

定，废水在进入厌氧池前一般通过冷却塔降温和水蒸气加热的方法调

节废水温度至35℃或55℃。

研究实践表明，溶液温度越高，溶液的ORP越低；在废水处理

过程中，温度的影响也是如此。另外水处理过程温度越高，ORP越

低，还与温度升高导致水分子团簇变小有关。此外，温度的改变也可

同时导致酸碱度、气体溶解度、生物活性的改变以及水体污染物相间

平衡的改变，进而影响ORP。

（3）微生物的组成

在废水生物处理系统中，存在着独特的生态系统。在两相厌氧生

物反应器中，实现了产酸菌和产甲烷菌的有效分离，便于系统的控制

和管理。在絮状泥占优势的UASB中，沿水流方向依次筛选出了产

酸菌和产甲烷菌。在厌氧颗粒泥和厌氧生物膜中，从外部到内部，占

优势的菌种由产酸菌向产甲烷菌转变。在厌氧反应系统中，必须把

DO浓度和ORP控制的很低，特别是在产甲烷阶段，氧化还原电位不

能高于-330mV。而进水中难免会有DO的存在，但在这种独特的生

态系统的作用下，通过好氧微生物、兼性微生物、厌氧微生物之间的

协同作用以及共生作用，系统的ORP很快降到甲烷菌适宜生长的范

围。这种低氧化还原电位的现象不仅存在于厌氧反