測(cè)量水中溶解氧的幾種常見方法

溶解氧的概念可以理解為水中游離氧的含量，用DO表示，單位mg/L。溶解氧在實(shí)際的污水、廢水處理操作中具有舉足輕重的作用，這一指標(biāo)的惡化或者波動(dòng)過大，往往會(huì)導(dǎo)致活性污泥系統(tǒng)的穩(wěn)定性大幅波動(dòng)，自然對(duì)處理效率的影響也非常明顯。

一、溶解氧的定義

應(yīng)該說，理論上來講，當(dāng)曝氣池各點(diǎn)監(jiān)測(cè)到的DO值略大于0(如0.01mg/L)時(shí)，可以理解為充氧正好滿足活性污泥中微生物對(duì)溶解氧的要求。但是事實(shí)上，我們還是沒有簡單的將溶解氧控制在大于0的水平，而是應(yīng)用教科書中的做法，把DO控制在1——3mg/L的范圍內(nèi)。究其原因還是因?yàn)椋麄€(gè)曝氣池而言，溶解氧的分布和各曝氣池區(qū)域內(nèi)的溶解氧需求是不一樣的。為了保守的穩(wěn)定活性污泥在分解有機(jī)物或自身代謝過程中對(duì)溶解氧的需求，才將DO控制在1——3mg/L。

但是，實(shí)際操作和書面上固定僵化的DO理論值往往是不同的，不能只是依照書面上理論值，還要充分結(jié)合實(shí)際情況！

從實(shí)際情況看，發(fā)現(xiàn)在實(shí)際運(yùn)行中，很多情況下將溶解氧控制在1——3mg/L是沒有必要的，特別是控制超過3mg/L更是毫無意義，結(jié)果是導(dǎo)致電能的浪費(fèi)和出水中含有細(xì)小懸浮顆粒。所以，在根據(jù)書面理論同時(shí)要結(jié)合實(shí)際情況合理控制溶解氧。

二、溶解氧(DO)控制的過高，有什么危害？

以常用的活性污泥系統(tǒng)為例，每天供給曝氣池的COD的總量與曝氣池中活性污泥的總量之比即為食微比(其中供給的COD可以看作是提供給微生物的食物)，食微比計(jì)算公式如下：

F/M=Q*COD/(MLVSS*Va)

式中：

F：Food 代表食物，進(jìn)入系統(tǒng)的食物量(BOD)

M：Microorganism 代表活性物質(zhì)量(污泥量)

Q：水量，

COD：進(jìn)出水COD的差值

MLVSS：活性污泥濃度

Va：曝氣池容積

通常食微比的合適范圍為0.1-0.25kgBOD5/kgMLSS.d之間，食微比過高說明微生物食物過剩，曝氣池處于高負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，食微比過低則曝氣池處于低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)。

食微比過高與過低會(huì)出現(xiàn)什么結(jié)果呢？

當(dāng)曝氣池處于合適的食微比范圍運(yùn)行時(shí)，活性污泥絮體結(jié)構(gòu)良好，沉降性能優(yōu)良，出水清澈透明。

當(dāng)曝氣池處于高食微比運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，甚至超負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，由于食物過剩，活性污泥沉降性能變差，出水渾濁，廢水中的BOD難以被完全降解。

當(dāng)曝氣池處于低食微比運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，由于食物不足，活性污泥容易出現(xiàn)老化現(xiàn)象。

長期低食微比運(yùn)行，可能導(dǎo)致污泥發(fā)生解絮，甚至誘發(fā)活性污泥絲狀菌膨脹。當(dāng)活性污泥出現(xiàn)老化現(xiàn)象并引發(fā)污泥發(fā)生解絮時(shí)，活性污泥絮體結(jié)構(gòu)會(huì)變得較為松散，出水中會(huì)攜帶很多細(xì)小的污泥碎片，導(dǎo)致出水的清澈度下降，水質(zhì)惡化。

了解完食微比以后，我們來看溶解氧對(duì)于處理效果的影響。高溶解氧會(huì)加快微生物的代謝作用。

當(dāng)曝氣池處于高食微比運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，維持相對(duì)較高的溶解氧是有利的，可加快廢水中有機(jī)物的降解速率。

當(dāng)曝氣池處于低食微比運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，如果仍然維持較高的溶解氧，由于食物不足，會(huì)促使活性污泥內(nèi)源代謝的加快發(fā)生，最終導(dǎo)致活性污泥解絮現(xiàn)象的發(fā)生，即通常所說的過曝氣現(xiàn)象。

所以，在好氧系統(tǒng)的運(yùn)行中，溶解氧濃度的控制應(yīng)與食微比的控制密切相關(guān)，高食微比可控制較高的溶解氧濃度，促使有機(jī)污染物的有效降解。而相反，當(dāng)食微比不足時(shí)，則應(yīng)控制相對(duì)較低的溶解氧濃度，降低內(nèi)源代謝的速率，以避免污泥老化及污泥解絮現(xiàn)象的發(fā)生，同時(shí)也可以降低電耗和節(jié)約運(yùn)行成本。

三、溶解氧的控制依據(jù)及優(yōu)化

主要依據(jù)：原水水質(zhì)(有機(jī)物、氮、磷)、活性污泥的濃度、污泥沉降比、pH、溫度、食微比(F/M)等進(jìn)行控制。

當(dāng)然，書面上給的理論值：一般好氧條件下溶解氧濃度為≥2.0 mg/L,厭氧條件下溶解氧濃度為≤0.2 mg/L,缺氧條件下溶解氧濃度為0.2-0.5 mg/L。具體還是要根據(jù)實(shí)際情況來把握。

1、原水水質(zhì)

一般原水中有機(jī)物含量越多，微生物分解代謝的耗氧量越多，以及硝化反應(yīng)等對(duì)溶解氧的需求，所以控制溶解氧時(shí)要注意進(jìn)水水量的變化和進(jìn)水中有機(jī)物的含量。

2、活性污泥濃度

在達(dá)到去除污染物、并到達(dá)排放濃度的情況下要盡量的降低活性污泥的濃度，這對(duì)于降低曝氣量、減少電力消耗非常有利。同時(shí)，在低活性污泥濃度情況下，更要注意不要過度曝氣，否則會(huì)出現(xiàn)污泥膨脹，使得出水混濁；當(dāng)然，高的活性污泥濃度需要較高的溶解氧，否則會(huì)出現(xiàn)缺氧現(xiàn)象，使得污水處理效果受到抑制。

3、污泥沉降比

過度的曝氣會(huì)使細(xì)小的起泡附著在活性污泥的菌膠團(tuán)上，導(dǎo)致活性污泥上浮到液面，使得污泥沉降性能變差。在實(shí)際操作中應(yīng)該注意這個(gè)問題，特別是發(fā)生污泥絲狀膨脹時(shí)候，更容易導(dǎo)致曝氣的細(xì)小氣泡附著在菌膠團(tuán)上，繼而導(dǎo)致液面出現(xiàn)大量浮渣。

4、pH

通過對(duì)活性污泥濃度及微生物等的影響，間接的影響到溶解氧量。所以在污水處理控制時(shí)，除了要充分了解調(diào)節(jié)池功能外，還要與排放單位建立聯(lián)系，了解污水水質(zhì)情況，以便投加合適的試劑中和異常的pH。

5、溫度

不同溫度下，污水中的溶解氧濃度不同，會(huì)對(duì)活性污泥濃度及微生物等產(chǎn)生影響。低溫、高溫都會(huì)影響水中溶解氧和微生物活性，使得污水處理效率低下。對(duì)于北方的低溫，通常是建立地下或半地下室或室內(nèi)處理；對(duì)于高溫天氣，則是通過調(diào)節(jié)池來調(diào)節(jié)池內(nèi)溫度進(jìn)而提高處理效率。

6、食微比(F/M)

食微比越高，越低，需氧量相對(duì)就越高，這可以知道我們?cè)谒幚磉^程中通過食微比值來達(dá)到節(jié)能的目的，即在保證處理效果的前提下，盡量提高食微比，以避免不必要的曝氣消耗。

四、水中溶解氧主要檢測(cè)方法

目前我國水中溶解氧測(cè)定的標(biāo)準(zhǔn)有兩種，其一是《水質(zhì)溶解氧的測(cè)量碘量法》，其二是《水質(zhì)溶解氧的測(cè)定電化學(xué)探頭法》。

1、碘量法測(cè)定

碘量法測(cè)定是目前水中溶解氧測(cè)定的主要方法之一。

主要是在水樣中加入硫酸錳和堿性碘化鉀，形成氫氧化錳。氫氧化錳的化學(xué)特性非常不穩(wěn)定，能夠和水中的溶解氧快速反應(yīng)，形成硫酸錳。

靜置15——20分鐘之后，加入濃硫酸，促使棕色的沉淀和溶液中加入的碘化鉀充分反應(yīng)，從而逐步析出碘。水中溶解氧越多，則析出的碘也就越多，溶液的顏色也越深。通過高精度移液管取出一定量反應(yīng)完成之后的水樣，然后用淀粉作為指示劑，通過標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行滴定，就可以獲知水中溶解氧的具體含量。

2、電極極譜法測(cè)定

相比于碘量法測(cè)定，電極極譜法測(cè)定更加先進(jìn)。

主要機(jī)理是在兩極之間加上恒定電壓，促進(jìn)電子從陰極流向陽極，從而形成一定的量的擴(kuò)散電流。

通過測(cè)量擴(kuò)散電流就能獲知水中溶解氧的含量，因?yàn)橐欢囟认拢畼又械臄U(kuò)散電流和水中溶解氧濃度成正比，通過定量分析，利用儀器就能讀出水樣中溶解氧的具體數(shù)值。

3、熒光法測(cè)定

熒光法測(cè)定的主要機(jī)理是利用熒光物質(zhì)的猝滅作用，降低熒光物質(zhì)中的熒光強(qiáng)度和縮短熒光維持的壽命，從而獲知水中溶解氧的含量。

水中溶解氧的含量越多，熒光的壽命也就越短。將調(diào)制好的藍(lán)光，照射到熒光物質(zhì)上，可發(fā)出相應(yīng)的紅光。水中溶解氧可帶走熒光能量，因此，紅光持續(xù)的時(shí)間和強(qiáng)度和溶解氧的濃度成反比，通過測(cè)量紅光和參比光之間的相位差，就能獲知水中的溶解氧的含量。

4、溶解氧測(cè)定儀法：溶解氧測(cè)定儀由溶解氧傳感器和顯示儀表兩個(gè)部分組成。溶解氧測(cè)定儀傳感部分是由金電極(陰極)和銀電極(陽極)及氯化鉀或氫氧化鉀電解液組成，氧通過膜擴(kuò)散進(jìn)人電解液與金電極和銀電極構(gòu)成測(cè)量回路。