土壤氧化還原電位計(jì)是水溶液氧化還原能力的測(cè)量指標(biāo),其單位是mv。它由ORP復(fù)合電極和mv計(jì)組成。電極是一種可以在其敏感層表面進(jìn)行電子吸收或釋放的電極,該敏感層是一種惰性金屬,通常是用鉑和金來(lái)制作。參比電極是和pH電極一樣的銀/氯化銀電極。
在自然界的水體中,存在著多種變價(jià)的離子和溶解氧,當(dāng)一些工業(yè)污水排入水中,水中含有大量的離子和有機(jī)物質(zhì),由于離子間性質(zhì)不同,在水體中發(fā)生氧化還原反應(yīng)并趨于平衡,因此在自然界的水體中不是單一的氧化還原系統(tǒng),而是一個(gè)氧化還原的混合系統(tǒng)。測(cè)量電極所反映的也是一個(gè)混合電位,它具有很大的試驗(yàn)性誤差。另外,溶液的pH值也對(duì)ORP值有影響。因此,在實(shí)際測(cè)量過(guò)程中強(qiáng)調(diào)溶液的電位是沒(méi)有意義的。我們可以說(shuō)溶液的ORP值在某一數(shù)值點(diǎn)附近表示了溶液的一種還原或氧化狀態(tài),或表示了溶液的某種性質(zhì)(如衛(wèi)生程度等),但這個(gè)數(shù)值會(huì)有較大的不同,你無(wú)法對(duì)它作出定量的確定,這和pH測(cè)試中的準(zhǔn)確度是兩個(gè)概念。另外,影響ORP值的溫度系數(shù)也是一個(gè)變量,無(wú)法修正,因此土壤氧化還原電位計(jì)一般都沒(méi)有溫度補(bǔ)償功能。
土壤氧化還原電位計(jì)的難點(diǎn)以及影響因素
由于在廢水處理中，發(fā)生的氧化還原反應(yīng)眾多，而且在各反應(yīng)器內(nèi)影響ORO的因素也不相同，很難判斷ORP的改變主要哪種因素中的那一種引起的。比如，在活性污泥處理系統(tǒng)中存在很多有機(jī)物質(zhì)，有機(jī)物濃度較大的變化引起較小的變化，但很難判斷ORP改變主要由那種有機(jī)物引起。因此，在研究ORP改變對(duì)污水處理的指示作用前，應(yīng)先了解影響其改變的因素有哪些。
1、溶解氧(DO)。DO表示溶解在水中的氧的含量，在好氧池中，出水口出DO應(yīng)控制在2mg/l，如果是純氧曝氣應(yīng)在4mg/l。缺氧反硝化池DO應(yīng)在0.5mg/l。在厭氧池中，分子氧基本上不存在，硝態(tài)氮最好小于0.2mg/l。DO作為廢水處理的一種氧化劑，是引起系統(tǒng)ORP升高最直接的原因。在純水中，ORP與DO的對(duì)數(shù)成線形關(guān)系，ORP隨DO的升高而升高。
2、pH廢水處理中，pH值是一個(gè)重要的控制因子。好氧微生物和發(fā)酵產(chǎn)酸菌最佳生長(zhǎng)pH值為6.5～8.5，厭氧產(chǎn)甲烷菌的最適宜pH為6.8～7.2。為控制合適的pH值，一般通過(guò)加堿調(diào)節(jié)的方法控制。微生物的污染物的代謝活動(dòng)對(duì)pH值影響很大，在產(chǎn)酸階段，產(chǎn)酸菌分解大分子有機(jī)物產(chǎn)生脂肪酸和二氧化碳有降低pH的作用，但在分解蛋白質(zhì)的過(guò)程中產(chǎn)生氨有提升pH值的作用；在產(chǎn)甲烷階段，產(chǎn)甲烷菌利用乙酸產(chǎn)甲烷可提高系統(tǒng)的pH值。pH值是引起ORP升降的一個(gè)重要因素，pH值越高，ORP越低；pH值越低，ORP越高。值得一提的是，在污水中雖然pH與ORP有一定的相關(guān)性，但由于ORP還受微生物活動(dòng)、溶解氧等因素的影響，pH與ORP的相關(guān)性沒(méi)有在純水中的強(qiáng)。
3、溫度在廢水處理過(guò)程中，溫度是一個(gè)非常重要的指標(biāo)。好氧微生物在15～30℃活動(dòng)旺盛，厭氧微生物最佳溫度在35℃附近和55℃附近。在厭氧廢水處理過(guò)程中，溫度的改變對(duì)微生物的組成和增殖、產(chǎn)甲烷速率、污泥的沉淀性能等都有重要影響，因此，為保證厭氧池運(yùn)行的穩(wěn)定，廢水在進(jìn)入?yún)捬醭厍耙话阃ㄟ^(guò)冷卻塔降溫和水蒸氣加熱的方法調(diào)節(jié)廢水溫度至35℃或55℃。研究實(shí)踐表明，溶液溫度越高，溶液的ORP越低；在廢水處理過(guò)程中，溫度的影響也是如此。另外水處理過(guò)程溫度越高，ORP越低，還與溫度升高導(dǎo)致水分子團(tuán)簇變小有關(guān)。此外，溫度的改變也可同時(shí)導(dǎo)致酸堿度、氣體溶解度、生物活性的改變以及水體污染物相間平衡的改變，進(jìn)而影響ORP。
4、微生物的活性厭氧活性污泥的活性可由最大比產(chǎn)甲烷速率和最大比COD去除速率表示。好氧活性污泥的活性也可由最大比COD去除速率表示。微生物的活性越高，消耗氧氣的速率和產(chǎn)生還原性物質(zhì)的速率也越快，ORP降低也越迅速。ORP作為反映水體宏觀氧化還原性的綜合指標(biāo)，其影響因素種類(lèi)較多，除上述幾個(gè)主要影響因素外，還有壓力、有機(jī)物、固體物質(zhì)、微生物種類(lèi)等因素的影響。這些因素不是孤立的，它們相互影響、相互制約。因此，水體的氧化還原性也是多種因素綜合作用的結(jié)果。
5、微生物的組成在廢水生物處理系統(tǒng)中，存在著的生態(tài)系統(tǒng)。在兩相厭氧生物反應(yīng)器中，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)酸菌和產(chǎn)甲烷菌的有效分離，便于系統(tǒng)的控制和管理。在絮狀泥占優(yōu)勢(shì)的UASB中，沿水流方向依次篩選出了產(chǎn)酸菌和產(chǎn)甲烷菌。在厭氧顆粒泥和厭氧生物膜中，從外部到內(nèi)部，占優(yōu)勢(shì)的菌種由產(chǎn)酸菌向產(chǎn)甲烷菌轉(zhuǎn)變。在厭氧反應(yīng)系統(tǒng)中，必須把DO濃度和ORP控制的很低，特別是在產(chǎn)甲烷階段，氧化還原電位不能高于-330mV。而進(jìn)水中難免會(huì)有DO的存在，但在這種生態(tài)系統(tǒng)的作用下，通過(guò)好氧微生物、兼性微生物、厭氧微生物之間的協(xié)同作用以及共生作用，系統(tǒng)的ORP很快降到甲烷菌適宜生長(zhǎng)的范圍。這種低氧化還原電位的現(xiàn)象不僅存在于厭氧反應(yīng)器中，甚至在曝氣池中的絮狀泥中也出現(xiàn)這種現(xiàn)象。
