氧化还原电位计与溶氧仪在工艺运行中的使用分析
摘要：针对阜阳市污水处理厂CASS生化池厌氧区、好氧区的不同作用，在两个区域分别安装氧化还原电位计和溶氧仪。采用控制生化池不同运行工况的方式，对两个仪表的数据进行不同时段的记录，同时对反应过程的水质进行采样，化验硝酸根离子、氨氮、总氮、总磷浓度。通过对仪表和化验数据的对比分析，深入了解污水处理过程中各个工段的指标浓度变化情况，进而有利于工艺运行的精确控制，有利于进一步优化脱氮除磷效果，同时还可起到节能降耗的目的。
关键词：氧化还原电位计；溶氧仪；CASS
污水处理系统中存在着多种氧化还原反应，构成了复杂的氧化还原体系。氧化还原电位值是多种氧化物和还原物反应的综合结果，简称ORP或Eh。
氧化还原电位值与氧化剂、还原剂浓度的对数及转移电子数有关。它反映出体系氧化-还原能力的相对程度，同时反映系统中化合物的组成、PH和温度等对系统氧化还原能力的影响[1]。DO仪在厌氧环境和缺氧环境中难以发挥作用，而ORP可为过程控制和状态评估提供有用的信息。虽然它不能作为某种氧化物质与还原物质浓度的指标，但能帮助我们了解水质电化学特性，分析水质性质。常规来说，好氧区ORP大于+100mv,一般为+300～400mv,厌氧区小于-100mv,一般为-200～-250mv[2]。
工艺简介
阜阳污水处理厂处理工艺为CASS工艺，每个生化单池分为生物选择区、厌氧区、好氧区，体积比为1：5：30。生化池工艺特点为进水1个小时，进水同时好氧区曝气，好氧混合液回流至生物选择区（回流比20%），曝气2个小时，回流1小时，静沉1小时，滗水1小时。
二、试验过程
1、厌氧区反应过程
A.运行方式一
好氧区曝气结束时DO控制在2mg/l。厌氧区DO与ORP变化见下图。（其中，DO、NO3-曲线Y轴见右侧次坐标轴）
图1-1好氧末端溶解氧2mg/l 时厌氧区反应工况
边进水边回流时，溶解氧逐步升高；[NO3-]逐步上升；ORP始终在-200mv 以下，并逐步降低，进水结束时呈现峰值；由于这1个小时是连续进水，TN、TP、NH3-N均未有明显变化。
进水、回流结束后，溶解氧逐步降低；[NO3-]先由于反硝化有所下降，后受好氧区[NO3-]增高有所影响；停止回流1小时后，厌氧区释磷，TP有所增加；ORP的变化趋势与[NO3-]、TN、TP、NH3-N浓度的变化趋势相反，升高后降低，但变化不明显。
B. 运行方式二
好氧区曝气结束时DO控制在3mg/l。
图1-2好氧末端溶解氧3mg/l 时厌氧区反应工况图
边进水边回流时，DO逐步升高；ORP逐步降低；相对运行方式一，[NO3-]有所增长。
相对运行方式一，曝气初期DO控制稍高，则在曝气90分钟，回流结束30分钟后，厌氧区DO达到最高值，ORP降到最低值，TP由于吸磷降到最低；TN、NH3-N变化不明显；[NO3-]继续增长。
曝气结束后，DO降低，[NO3-]继续增长，ORP有所回升。
2、好氧区反应过程
A.运行方式一
好氧区曝气结束时DO控制在2mg/l。
图2-1 好氧末端溶解氧2mg/l 时好氧区反应工况图
边进水边回流时，DO逐步升高，但上升缓慢；由于稀释作用，NH3-N、TN、TP均较低；ORP全部高于200mv，随[NO3-]稍有增长。
进水结束后，DO上升明显，[NO3-]持续稳步上升。
TP始终逐步下降，静沉时，TP、DO下降明显。
曝气60分钟时，由于氨化作用，NH3-N、TN有所上升，后稍有下降。
B．运行方式二
好氧区曝气结束时DO控制在3mg/l。
图2-2好氧末端溶解氧3mg/l 时厌氧区反应工况图
为提高末端溶解氧，曝气初期溶解氧较高。
进水结束后，DO上升明显，[NO3-]持续稳步上升。
ORP虽然变化不大，但是在总体上还是随着[NO3-]的增长而增长。
曝气30分钟时，氨化效果较明显，后有所降低，最终出水TN低于运行方式一。
3.去除率对比
表1不同工况的去除率对比
通过以上数据及运行模式有如下发现：
厌氧区ORP很低，末端溶解氧在3mg/l左右时，若停运一周期，污泥处于饥饿状态，去除效果相对较好。
进水初期和末期DO均较高时，氨氮去除率较高。
三、结论：
1、由于每周期进水占池容积较小，有很大的稀释作用。同时CASS工艺为非限制性曝气，即进水的同时曝气，所以在整个运行周期内，除TP外，厌、好氧区的TN、NH3-N指标变化不是很大。
2、厌氧区的[NO3-]始终呈增长趋势；NH3-N、TN值的变化趋势同ORP的变化趋势基本相反。在厌氧区反硝化现象不明显，即好氧区存在明显的同步硝化反硝化现象[3]。
3、好氧区ORP均在+200mv以上，且起伏不大。
厌氧区ORP值越低，好氧区曝气结束时溶解氧在合适范围内，各项指标的
去除效果较好。
4、ORP能很好的指示厌氧区的氧化还原状态，相对来说，受DO、[NO3-]的影响较大。
5、使用ORP与DO相结合的方式，跟踪曝气过程中污水氧化还原性质，控制曝气时间，以此来实现最经济的曝气控制，以节省运营成本。
参考文献：
[1] 陈韬，彭永臻，田文军，等．ORP检测在水处理中的应用[J]．中国给水排水，2003，19(5)：20—22．
[2] 高警峰，彭永臻，王淑莹，等．以DO、ORP、pH控制SBR法的脱氮过程[J]．中国给水排水，2001，17(4)：6—11．
[3] 汪慧贞，张雅君，陈鹏，等.氧化还原电位在CAST工艺中的应用[J]．水处理技术，2008，24（11）:65-71
