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常见的测量水中溶解氧的几种方法

发布时间:2023-01-16      点击次数:150
  溶解氧的概念可以理解为水中游离氧的含量,用DO表示,单位mg/L。溶解氧在实际的污水、废水处理操作中具有举足轻重的作用,这一指标的恶化或者波动过大,往往会导致活性污泥系统的稳定性大幅波动,自然对处理效率的影响也非常明显。
 
  一、溶解氧的定义
 
  应该说,理论上来讲,当曝气池各点监测到的DO值略大于0(如0.01mg/L)时,可以理解为充氧正好满足活性污泥中微生物对溶解氧的要求。但是事实上,我们还是没有简单的将溶解氧控制在大于0的水平,而是应用教科书中的做法,把DO控制在1——3mg/L的范围内。究其原因还是因为,整个曝气池而言,溶解氧的分布和各曝气池区域内的溶解氧需求是不一样的。为了保守的稳定活性污泥在分解有机物或自身代谢过程中对溶解氧的需求,才将DO控制在1——3mg/L。
 
  但是,实际操作和书面上固定僵化的DO理论值往往是不同的,不能只是依照书面上理论值,还要充分结合实际情况!
 
  从实际情况看,发现在实际运行中,很多情况下将溶解氧控制在1——3mg/L是没有必要的,特别是控制超过3mg/L更是毫无意义,结果是导致电能的浪费和出水中含有细小悬浮颗粒。所以,在根据书面理论同时要结合实际情况合理控制溶解氧。
 
  二、溶解氧(DO)控制的过高,有什么危害?
 
  以常用的活性污泥系统为例,每天供给曝气池的COD的总量与曝气池中活性污泥的总量之比即为食微比(其中供给的COD可以看作是提供给微生物的食物),食微比计算公式如下:
 
  F/M=Q*COD/(MLVSS*Va)
 
  式中:
 
  F:Food 代表食物,进入系统的食物量(BOD)
 
  M:Microorganism 代表活性物质量(污泥量)
 
  Q:水量,
 
  COD:进出水COD的差值
 
  MLVSS:活性污泥浓度
 
  Va:曝气池容积
 
  通常食微比的合适范围为0.1-0.25kgBOD5/kgMLSS.d之间,食微比过高说明微生物食物过剩,曝气池处于高负荷运行状态,食微比过低则曝气池处于低负荷运行状态。
 
  食微比过高与过低会出现什么结果呢?
 
  当曝气池处于合适的食微比范围运行时,活性污泥絮体结构良好,沉降性能优良,出水清澈透明。
 
  当曝气池处于高食微比运行状态时,甚至超负荷运行时,由于食物过剩,活性污泥沉降性能变差,出水浑浊,废水中的BOD难以被完全降解。
 
  当曝气池处于低食微比运行状态时,由于食物不足,活性污泥容易出现老化现象。
 
  长期低食微比运行,可能导致污泥发生解絮,甚至诱发活性污泥丝状菌膨胀。当活性污泥出现老化现象并引发污泥发生解絮时,活性污泥絮体结构会变得较为松散,出水中会携带很多细小的污泥碎片,导致出水的清澈度下降,水质恶化。
 
  了解完食微比以后,我们来看溶解氧对于处理效果的影响。高溶解氧会加快微生物的代谢作用。
 
  当曝气池处于高食微比运行状态时,维持相对较高的溶解氧是有利的,可加快废水中有机物的降解速率。
 
  当曝气池处于低食微比运行状态时,如果仍然维持较高的溶解氧,由于食物不足,会促使活性污泥内源代谢的加快发生,最终导致活性污泥解絮现象的发生,即通常所说的过曝气现象。
 
  所以,在好氧系统的运行中,溶解氧浓度的控制应与食微比的控制密切相关,高食微比可控制较高的溶解氧浓度,促使有机污染物的有效降解。而相反,当食微比不足时,则应控制相对较低的溶解氧浓度,降低内源代谢的速率,以避免污泥老化及污泥解絮现象的发生,同时也可以降低电耗和节约运行成本。
 
  三、溶解氧的控制依据及优化
 
  主要依据:原水水质(有机物、氮、磷)、活性污泥的浓度、污泥沉降比、pH、温度、食微比(F/M)等进行控制。
 
  当然,书面上给的理论值:一般好氧条件下溶解氧浓度为≥2.0 mg/L,厌氧条件下溶解氧浓度为≤0.2 mg/L,缺氧条件下溶解氧浓度为0.2-0.5 mg/L。具体还是要根据实际情况来把握。
 
  1.原水水质
 
  一般原水中有机物含量越多,微生物分解代谢的耗氧量越多,以及硝化反应等对溶解氧的需求,所以控制溶解氧时要注意进水水量的变化和进水中有机物的含量。
 
  2.活性污泥浓度
 
  在达到去除污染物、并到达排放浓度的情况下要尽量的降低活性污泥的浓度,这对于降低曝气量、减少电力消耗非常有利。同时,在低活性污泥浓度情况下,更要注意不要过度曝气,否则会出现污泥膨胀,使得出水混浊;当然,高的活性污泥浓度需要较高的溶解氧,否则会出现缺氧现象,使得污水处理效果受到抑制。
 
  3.污泥沉降比
 
  过度的曝气会使细小的起泡附着在活性污泥的菌胶团上,导致活性污泥上浮到液面,使得污泥沉降性能变差。在实际操作中应该注意这个问题,特别是发生污泥丝状膨胀时候,更容易导致曝气的细小气泡附着在菌胶团上,继而导致液面出现大量浮渣。
 
  4.pH
 
  通过对活性污泥浓度及微生物等的影响,间接的影响到溶解氧量。所以在污水处理控制时,除了要充分了解调节池功能外,还要与排放单位建立联系,了解污水水质情况,以便投加合适的试剂中和异常的pH。
 
  5.温度
 
  不同温度下,污水中的溶解氧浓度不同,会对活性污泥浓度及微生物等产生影响。低温、高温都会影响水中溶解氧和微生物活性,使得污水处理效率低下。对于北方的低温,通常是建立地下或半地下室或室内处理;对于高温天气,则是通过调节池来调节池内温度进而提高处理效率。
 
  6.食微比(F/M)
 
  食微比越高,越低,需氧量相对就越高,这可以知道我们在水处理过程中通过食微比值来达到节能的目的,即在保证处理效果的前提下,尽量提高食微比,以避免不必要的曝气消耗。
 
  四、水中溶解氧主要检测方法
 
  目前我国水中溶解氧测定的标准有两种,其一是《水质溶解氧的测量碘量法》,其二是《水质溶解氧的测定电化学探头法》。
 
  1.碘量法测定
 
  碘量法测定是目前水中溶解氧测定的主要方法之一。
 
  主要是在水样中加入硫酸锰和碱性碘化钾,形成氢氧化锰。氢氧化锰的化学特性非常不稳定,能够和水中的溶解氧快速反应,形成硫酸锰。
 
  静置15——20分钟之后,加入浓硫酸,促使棕色的沉淀和溶液中加入的碘化钾充分反应,从而逐步析出碘。水中溶解氧越多,则析出的碘也就越多,溶液的颜色也越深。通过高精度移液管取出一定量反应完成之后的水样,然后用淀粉作为指示剂,通过标准溶液进行滴定,就可以获知水中溶解氧的具体含量。
 
  2.电极极谱法测定
 
  相比于碘量法测定,电极极谱法测定更加先进。
 
  主要机理是在两极之间加上恒定电压,促进电子从阴极流向阳极,从而形成一定的量的扩散电流。
 
  通过测量扩散电流就能获知水中溶解氧的含量,因为一定温度下,水样中的扩散电流和水中溶解氧浓度成正比,通过定量分析,利用仪器就能读出水样中溶解氧的具体数值。
 
  3.荧光法测定
 
  荧光法测定的主要机理是利用荧光物质的猝灭作用,降低荧光物质中的荧光强度和缩短荧光维持的寿命,从而获知水中溶解氧的含量。
 
  水中溶解氧的含量越多,荧光的寿命也就越短。将调制好的蓝光,照射到荧光物质上,可发出相应的红光。水中溶解氧可带走荧光能量,因此,红光持续的时间和强度和溶解氧的浓度成反比,通过测量红光和参比光之间的相位差,就能获知水中的溶解氧的含量。
 
  4.溶解氧分析仪法:溶解氧分析仪由溶解氧传感器和显示仪表两个部分组成。溶解氧分析仪传感部分是由金电极(阴极)和银电极(阳极)及氯化钾或氢氧化钾电解液组成,氧通过膜扩散进人电解液与金电极和银电极构成测量回路。
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