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咱們做水處理或者搞生化反應的朋友，一提到ORP(氧化還原電位)可能就頭大——這玩意兒看不見摸不著，數(shù)值跳來跳去，有時候明明看著指標都對，ORP一崩，整個系統(tǒng)跟著出問題。其實真不用把ORP當成“玄學”，它本質(zhì)就是生化系統(tǒng)里“氧化還原環(huán)境”的“體溫計”，咱們控制ORP，說白了就是給微生物創(chuàng)造舒服的“生存條件”，讓它們好好干活。今天就用大白話跟大家掰扯掰扯，ORP到底該怎么控，從“為啥要控”到“具體咋操作”，咱們一步一步說透。
首先得搞明白：ORP到底是啥？咱們不用記那些“電子轉(zhuǎn)移勢能”的專業(yè)詞，簡單說，ORP數(shù)值高，說明系統(tǒng)里“氧化劑多”，環(huán)境偏“氧化”；數(shù)值低，就是“還原劑多”，環(huán)境偏“還原”。而生化系統(tǒng)里的微生物，那可是“挑環(huán)境的主兒”——好氧菌喜歡偏氧化的環(huán)境(ORP一般正幾十到正幾百mV)，厭氧菌得在強還原環(huán)境里才干活(ORP通常負幾百mV)，就連兼性菌，也得根據(jù)環(huán)境里的氧、碳、氮這些東西的變化，調(diào)整自己的“工作模式”。所以ORP不是“可有可無的指標”，是咱們判斷微生物“活得舒不舒服”“干沒干活”的關鍵信號。比如好氧池ORP突然掉下來，大概率是曝氣不夠了，好氧菌快“缺氧憋死了”；厭氧池ORP飆到正數(shù)，那完了，氧氣漏進去了，厭氧菌直接“罷工”，甲烷都不產(chǎn)了。
那控制ORP的核心邏輯是啥？就一條：“按需調(diào)整”——先明確你這個生化系統(tǒng)要干啥(是降解COD？還是脫氮除磷？或者產(chǎn)沼氣？)，再確定需要哪種微生物“主導工作”，最后根據(jù)微生物的需求，把ORP穩(wěn)定在對應的區(qū)間里。不是說“數(shù)值越高越好”，也不是“越低越對”，比如脫氮的時候，硝化階段(氨氮變硝態(tài)氮)得靠好氧菌，ORP得控制在+200~+400mV；到了反硝化階段(硝態(tài)氮變氮氣)，得換成兼性菌，還得讓環(huán)境偏還原，ORP就得降到-50~+50mV，要是這時候ORP沒降下來，反硝化菌根本不干活，硝態(tài)氮就積在水里了。所以第一步，先搞清楚“目標區(qū)間”，這是控制ORP的“導航儀”，沒這個，后續(xù)操作都是瞎忙活。
接下來就是最實際的：具體怎么調(diào)ORP？咱們分場景說，畢竟好氧、厭氧、缺氧系統(tǒng)的玩法不一樣，咱們一個個來。
先說好氧系統(tǒng)，比如好氧池、曝氣生物濾池這些，核心是“控氧”，因為氧氣是這里最主要的氧化劑，ORP跟溶解氧(DO)幾乎是“綁在一起”的。很多朋友會犯一個錯：覺得曝氣開越大，DO越高，ORP就越穩(wěn)——其實不是，DO太高了，ORP會飆得過高，不僅浪費電，還可能抑制某些好氧菌(比如降解某些難降解有機物的菌)；DO太低，ORP又會掉下來，好氧菌“喘不上氣”，COD降不下去，氨氮也硝化不了。那該咋調(diào)？
首先得“盯緊DO和ORP的關系”，每個系統(tǒng)的情況不一樣，比如有的好氧池，DO在2~3mg/L的時候，ORP剛好穩(wěn)定在+250~+300mV，那咱們就把DO控制在這個范圍，ORP自然就穩(wěn)了。怎么控DO？最直接的就是調(diào)曝氣閥的開度，或者曝氣風機的頻率——現(xiàn)在很多水廠都用“DO-ORP聯(lián)動控制”，比如設定ORP目標是+300mV，當ORP低于280mV，系統(tǒng)自動開大曝氣；高于320mV，就減小曝氣，不用人盯著調(diào)，省事兒還精準。
另外，好氧系統(tǒng)里的“碳氮比”也會影響ORP。比如進水COD突然變高，微生物“吃的多了”，耗氧就會增加，這時候就算曝氣沒動，DO也會掉，ORP跟著降。遇到這種情況，不能只靠調(diào)曝氣，還得看看進水負荷，要是COD持續(xù)偏高，可能得調(diào)整進水量(比如回流一部分處理水稀釋)，或者補充點營養(yǎng)(比如氮磷不夠的話加尿素、磷酸二氫鉀)，讓微生物“吃的均衡”，耗氧穩(wěn)定了，ORP才不會忽上忽下。
再說說厭氧系統(tǒng)，比如UASB、IC反應器這些，目標是讓ORP穩(wěn)定在-200~-400mV(產(chǎn)甲烷階段)，這里的關鍵是“防氧”和“控碳源”，因為厭氧系統(tǒng)里全是“怕氧的主兒”，一點點氧氣進去，ORP就會飆升，微生物直接“中毒”。
首先得做好“密封”，這是基礎中的基礎。很多朋友的厭氧池ORP不穩(wěn)，查來查去最后發(fā)現(xiàn)是進水管漏空氣，或者反應器頂部的蓋板沒蓋嚴，空氣往里滲——所以每次檢修完，一定要檢查密封情況，進水管最好加個“水封”，防止空氣跟著污水進去。還有，厭氧系統(tǒng)的回流泵、攪拌器這些設備，要是用的是需要空氣冷卻的，也得注意別讓空氣漏進水里，不然真的是“千里之堤毀于蟻穴”。
然后是“碳源和pH的控制”。厭氧微生物降解有機物的時候，會產(chǎn)生甲烷、二氧化碳，這些都是還原劑，能維持還原環(huán)境。要是進水COD太低，微生物“沒的吃”，還原劑不夠，ORP就會往上飄；要是COD太高，微生物“吃撐了”，會產(chǎn)過多的揮發(fā)性脂肪酸(VFA)，導致pH下降，而pH低于6.5的時候，產(chǎn)甲烷菌就不干活了，ORP也會跟著亂。所以得定期測進水COD和池子里的VFA、pH，COD不夠就補點碳源(比如葡萄糖、甲醇，或者高濃度的有機廢水)，VFA太高就加堿(比如氫氧化鈉、碳酸鈉)調(diào)pH，一般把pH控制在7.0~7.5，ORP就不容易出問題。
還有個小細節(jié)：厭氧系統(tǒng)啟動的時候，ORP特別難控，因為剛開始微生物數(shù)量少，還原環(huán)境沒建立起來，這時候別著急，先慢慢加低濃度的廢水，讓微生物一點點繁殖，同時可以投點“接種污泥”(比如其他厭氧池的污泥)，加快還原環(huán)境的建立，等ORP穩(wěn)定在-200mV以下，再逐步提高進水負荷，不然很容易“啟動失敗”。
最后說說缺氧系統(tǒng)，比如反硝化池，目標ORP一般在-50~+50mV，這里的核心是“控碳源和防氧”，因為反硝化菌需要碳源當“食物”，還得沒氧氣干擾(不然它們會優(yōu)先用氧氣，不用硝態(tài)氮)。
很多朋友的反硝化池ORP降不下來，首先要查“是不是漏氧了”——比如反硝化池前面的好氧池曝氣太足，DO帶著污水流到反硝化池，或者反硝化池的攪拌器是“曝氣攪拌”(這種最坑，直接往池子里充氧)，這時候就算加了碳源，ORP也下不去。所以反硝化池的攪拌一定要用“機械攪拌”(比如槳葉攪拌)，不能用曝氣攪拌；要是好氧池出水DO太高，就在反硝化池前面加個“脫氣池”，把水里的氧氣脫掉一部分。
然后是“碳源的量要夠”。反硝化菌降解硝態(tài)氮的時候，需要碳源(比如COD)當電子供體，要是碳源不夠，就算沒氧氣，它們也“沒力氣干活”，ORP也穩(wěn)定不了。怎么判斷碳源夠不夠？可以算“碳氮比(C/N)”，一般反硝化需要的C/N在5~8:1，比如進水里硝態(tài)氮是50mg/L，那COD至少得有250~400mg/L，要是不夠，就得補碳源(比如甲醇、乙酸鈉，或者用生活污水里的COD)。補的時候也別一次加太多，不然COD會殘留到后面的系統(tǒng)，最好是“少量多次”，盯著ORP和硝態(tài)氮的變化，ORP穩(wěn)定在0mV左右，硝態(tài)氮持續(xù)下降，就說明碳源加得剛好。
除了這些具體操作，還有幾個“通用小技巧”，不管是好氧、厭氧還是缺氧系統(tǒng)，都能用得上，能幫你少走很多彎路。
第一個是“別只盯ORP一個指標”，要跟其他指標聯(lián)動看。比如好氧池ORP下降，你得看看DO是不是降了、COD是不是升了、氨氮是不是沒降；厭氧池ORP升高，得看看pH是不是低了、VFA是不是高了、是不是漏氧了——ORP是“信號兵”，不是“病因”，只看ORP找不到問題所在，得結(jié)合DO、pH、COD、氨氮、VFA這些指標一起分析，才能精準找到“調(diào)哪里”。
第二個是“設定合理的波動范圍”，別追求“絕對穩(wěn)定”。生化系統(tǒng)本身就有波動(比如進水水質(zhì)、溫度變化)，ORP稍微波動一點很正常，比如好氧池ORP設定+300mV，允許它在280~320mV之間晃，只要不超出這個范圍，微生物能適應，不用一有波動就大調(diào)特調(diào)，不然反而會讓系統(tǒng)更不穩(wěn)定。比如曝氣閥一會兒開一會兒關，DO忽高忽低，微生物反而“無所適從”。
第三個是“定期校準儀器”，別讓ORP電極“騙了你”。ORP電極用久了會老化，或者被水里的污染物(比如油污、生物膜)覆蓋，測出來的數(shù)值會不準——比如實際ORP是+200mV，電極顯示+100mV，你以為曝氣不夠，開大曝氣，結(jié)果ORP實際飆到+300mV，反而出問題。所以一般建議每周校準一次ORP電極，校準的時候用標準緩沖液(比如pH7.0的緩沖液，ORP大概是+200mV左右，具體看緩沖液說明)，擦干凈電極上的污物，確保測出來的數(shù)值準，這樣控制才有意義。
最后再總結(jié)一下：控制ORP真不是啥“高精尖技術”，核心就是“先明確目標區(qū)間，再找影響因素，最后按需調(diào)整”。好氧系統(tǒng)盯DO和碳氮比，厭氧系統(tǒng)盯密封和pH、VFA，缺氧系統(tǒng)盯碳源和防漏氧，再結(jié)合其他指標一起看，定期校準儀器，基本上就能把ORP控穩(wěn)。咱們跟生化系統(tǒng)打交道，其實就像跟微生物“交朋友”，你摸清它們的脾氣(喜歡什么ORP環(huán)境)，給它們創(chuàng)造舒服的條件，它們自然會好好干活，系統(tǒng)穩(wěn)定了，咱們也省心。
原標題：【干貨】生化系統(tǒng)的ORP怎么控制？
