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什么是溶解氧(DO)?

2020-10-26 08:41:06來源:環保工程師 閱讀量:15229

導讀:當前污水處理中的生物處理大多是采用厭氧與好氧相結合的處理工藝,溶解氧在實際的廢水生物處理操作中具有舉足輕重的作用,這一指標的不合適或波動過大,會迅速導致活性污泥系統受到沖擊,進而影響處理效率。
  當前污水處理中的生物處理大多是采用厭氧與好氧相結合的處理工藝,溶解氧在實際的廢水生物處理操作中具有舉足輕重的作用,這一指標的不合適或波動過大,會迅速導致活性污泥系統受到沖擊,進而影響處理效率。因此在實際生化處理工藝中,需嚴格控制溶解氧的含量。
 
  1、溶解氧的概述
 
  溶氧(DO)是溶解氧(Dissolved Oxygen)的簡稱,是表征水溶液中氧的濃度的參數,是溶解在水中的游離態氧。
 
  溶解氧的單位為mg/L,用每升水里氧氣的毫克數表示。水中溶解氧的多少是表征水體自凈能力的一個指標。溶解氧高有利于對水體中各類污染物的降解,從而使水體較快得以凈化;反之,溶解氧低,水體中污染物降解較緩慢。
 
  2、影響溶解氧的因素
 
  水中溶解氧含量受到兩種作用的影響:一種是使DO下降的耗氧作用,包括好氧有機物降解的耗氧,先進代謝耗氧;另一種是使DO增加的復氧作用,主要有空氣中氧的溶解,曝氣手段等。這兩種作用的相互消長,使水中溶解氧含量呈現出時空變化。
 
  影響水中溶解氧的含量的環境因素有水溫,氧分壓,鹽度等因素。
 
  1. 水溫
 
  在氧氣分壓,含鹽量一定時,溶解氧的飽和含量隨著水溫的升高而降低。低溫下溶解氧的飽和含量隨溫度的變化更加顯著。
 
  2. 含鹽量
 
  在水溫,氧分壓一定時,水的含鹽量越高,水中溶解氧的飽和含量越小海水的含鹽量比淡水的含鹽量高的多,在相同條件下,溶解氧在海水中的飽和含量比在淡水中要低得多。天然淡水水體內含鹽量的變化幅度很小,所以含鹽量對溶解氧的飽和含量影響不大,可以近似以純水中的飽和含量計算。
 
  3. 氧氣的分壓
 
  在水溫含鹽量一定時,水中溶解氧的飽和含鹽量隨著液面上氧氣分壓的增大而增大。
 
  3、溶解氧DO的監測
 
  由于溶解氧容易受到空氣中氧氣、溫度、濕度等因素影響,所以常常是運用在線檢測儀器或便攜式溶解氧檢測儀進行現場監測。在檢測時,應該將整個曝氣池劃分成若干區域,就整個區域范圍的溶解氧監測值進行統計分析,用以摸清本系統的不同階段和時間點的溶解氧分布,這對后續系統的整體把握以及活性污泥故障分析非常有益。如果不具備這樣的檢測條件,可以通過監測曝氣池出口端的溶解氧作為活性污泥系統對有機物降解進程的最終結果判斷。通常情況下,冬季充氧效果都要明顯優于夏季。主要原因是冬季水溫較低,溶解氧的飽和度高,相反,在夏季溶解氧的飽和度低。
 
  溶解氧的測定方法:(碘量法)
 
  1. 原理
 
  水樣中加入硫酸錳和堿性碘化鉀,水中溶解氧將低價錳氧化成高價錳,生成四價錳的氫氧化物棕色沉淀。加酸后,氫氧化物沉淀溶解,并與碘離子反應而釋放出游離碘。以淀粉為指示劑,用硫代硫酸鈉標準溶液滴定釋放出的碘,據滴定溶液消耗量計算溶解氧含量。
 
  2. 試劑
 
  硫酸錳溶液:稱取480g硫酸錳(MnSO4·4H2O)溶于水,用水稀釋至1000mL。此溶液加至酸化過的碘化鉀溶液中,遇淀粉不得產生藍色。
 
  堿性碘化鉀溶液:稱取500g氫氧化鈉溶解于300-400mL水中;另稱取150g碘化鉀溶于200mL水中,待氫氧化鈉溶液冷卻后,將兩溶液合并,混勻,用水稀釋至1000mL。如有沉淀,則放置過夜后,傾出上層清液,貯于棕色瓶中,用橡皮塞塞緊,避光保存。此溶液酸化后,遇淀粉應不呈藍色。
 
  1+5硫酸溶液。
 
  1%(m/V)淀粉溶液:稱取1g可溶性淀粉,用少量水調成糊狀,再用剛煮沸的水稀釋至100mL。冷卻后,加入0.1g水楊酸或0.4g氯化鋅防腐。
 
  0.02500mol/L(1/6K2Cr2O7)重鉻酸鉀標準溶液:稱取于105-110烘干2h,并冷卻的重鉻酸鉀1.2258g,溶于水,移入1000mL容量瓶中,用水稀釋至標線,搖勻。
 
  硫代硫酸鈉溶液:稱取3.2g硫代硫酸鈉(Na2S2O3·5H2O)溶于煮沸放冷的水中,加0.2g碳酸鈉,用水稀釋至1000mL,貯于棕色瓶中,使用前用0.02500mol/L重鉻酸鉀標準溶液標定。
 
  硫酸,ρ=1.84。
 
  3. 測定步驟
 
  溶解氧的固定:用吸液管插入溶解氧瓶的液面下,加入1mL硫酸錳溶液,2mL堿性碘化鉀溶液,蓋好瓶塞,顛倒混合數次,靜置。一般在取樣現場固定。
 
  打開瓶塞,立即用吸管插入液面下加入2.0mL硫酸。蓋好瓶塞,顛倒混合搖勻,至沉淀物全部溶解,放于暗處靜置5min
 
  吸取100.00mL上述溶液于250mL錐形瓶中,用硫代硫酸鈉標準溶液滴定至溶液呈淡黃色,加入1mL淀粉溶液,繼續滴定至藍色剛好退去,記錄硫代硫酸鈉溶液用量。
 
  4. 計算
 
  溶解氧(O2,mg/L)=M*V*8000/100
 
  式中:
 
  M--硫代硫酸鈉標準溶液的濃度(mol/L);
 
  V--滴定消耗硫代硫酸鈉標準溶液體積(mL)。
 
  5. 注意事項
 
  當水樣中含有亞硝酸鹽時會干擾測定,可加入疊氮化鈉使水中的亞硝酸鹽分解而消除干擾。其加入方法是預先將疊氮化鈉加入堿性碘化鉀溶液中。
 
  如水樣中含Fe3 達100-200mg/L時,可加入1mL40%氟化鉀溶液消除干擾。
 
  如水樣中含氧化性物質(如游離氯等),應預先加入相當量的硫代硫酸鈉去除
 
  4、溶解氧和其他控制指標的關系
 
  1. 溶解氧與原水成分的關系
 
  溶解氧和原水成分的關系,重點是原水成分中有機物含量和溶解氧的關系。具體表現在原水中有機物含量越多,微生物為代謝分解這些有機物所需消耗的溶解氧就越多,相反就越少了。所以在控制曝氣的時候,要注意水量和廢水中有機物的含量相匹配。
 
  當進水量是平時的1.5倍時,若不調整曝氣量的話,會出現曝氣池出水溶解氧過低,有時甚至會低于0.5mg/L,不利于活性污泥發揮高效率處理效果。如果進水流量沒有增加,但是廢水中有機物濃度過高時,同樣也會出現對溶解氧需求增大,繼而出現曝氣池出水溶解氧過低的現象。原水中一些特殊成分的存在,同樣也會影響充氧效果。比如水中洗滌劑的存在、使得曝氣池液面存在隔絕大氣的隔離層,進而影響曝氣效果的提升。
 
  2. 溶解氧與活性污泥濃度的關系
 
  溶解氧和活性污泥濃度的關系還是比較密切的,通常看到的是高活性污泥濃度對溶解氧的需求明顯高于低活性污泥濃度對溶解氧的需求。所以,要達到去除污染物,并達到排放濃度的情況下,要盡量降低活性污泥的濃度,這對降低曝氣量、減少電力消耗是非常有利的。
 
  同時,在低活性污泥濃度情況下,需注意不要過度曝氣,以免出現溶解氧過高,對僅有的活性污泥出現過度氧化現象,這樣對二沉池的出水不利。
 
  通常可以看到二沉池出水中夾雜較多的未沉降顆粒流出,這就是被氧化的活性污泥解體后分解在出水中的緣故。同樣高活性污泥濃度對溶解氧的需求是很高的,不能不加控制的將活性污泥濃度一直升高,這樣會出現供氧跟不上而出現缺氧現象,自然,活性污泥的處理效果也就受到抑制了。
 
  3. 溶解氧與活性污泥沉降比的關系
 
  溶解氧和活性污泥沉降比的關系,可以理解為溶解氧對活性污泥沉降性的影響。主要會出現以下2種情況:
 
  過度曝氣容易使細小的空氣氣泡附著在活性污泥的菌膠團上,導致活性污泥上浮到液面而產生浮渣。
 
  活性污泥的壓縮性變差,特別是活性污泥發生絲狀菌膨脹的時候,更加容易導致曝氣的細小氣泡附著在菌膠團上,繼而導致液面產生大量浮渣。
 
  5、溶解氧的控制依據及優化
 
  主要依據:原水水質(有機物、氮、磷)、活性污泥的濃度、污泥沉降比、pH、溫度、食微比(F/M)等進行控制。
 
  當然,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。具體還是要根據實際情況來把握。
 
  1. 原水水質
 
  一般原水中有機物含量越多,微生物分解代謝的耗氧量越多,以及硝化反應等對溶解氧的需求,所以控制溶解氧時要注意進水水量的變化和進水中有機物的含量。
 
  2. 活性污泥濃度
 
  在達到去除污染物、并到達排放濃度的情況下要盡量的降低活性污泥的濃度,這對于降低曝氣量、減少電力消耗非常有利。同時,在低活性污泥濃度情況下,更要注意不要過度曝氣,否則會出現污泥膨脹,使得出水混濁;當然,高的活性污泥濃度需要較高的溶解氧,否則會出現缺氧現象,使得污水處理效果受到抑制。
 
  3. 污泥沉降比
 
  過度的曝氣會使細小的起泡附著在活性污泥的菌膠團上,導致活性污泥上浮到液面,使得污泥沉降性能變差。在實際操作中應該注意這個問題,特別是發生污泥絲狀膨脹時候,更容易導致曝氣的細小氣泡附著在菌膠團上,繼而導致液面出現大量浮渣。
 
  4. 溫度
 
  不同溫度下,污水中的溶解氧濃度不同,會對活性污泥濃度及微生物等產生影響。低溫、高溫都會影響水中溶解氧和微生物活性,使得污水處理效率低下。對于北方的低溫,通常是建立地下或半地下室或室內處理;對于高溫天氣,則是通過調節池來調節池內溫度進而提高處理效率。
 
  5. 食微比(F/M)
 
  食微比越高,越低,需氧量相對就越高,這可以知道我們在水處理過程中通過食微比值來達到節能的目的,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。
 
  6、厭氧與缺氧池的DO控制
 
  厭氧菌代謝不需要氧氣,可以說氧氣對他們是有毒物質,因此要求系統內溶解氧等于零;缺氧反應是兼性菌參與的生化反應,兼性菌是可以在好氧也可以在缺氧的情況下反應,為了反硝化的進行要求系統的溶解氧在0.5mg/L以下,一般小于0.2mg/L就稱為厭氧段,大于0.2mg/L小于0.5mg/L稱為缺氧段。
 
  為減少厭氧或者缺氧池DO含量可以從一下幾個方面做工作。
 
  1. 進水
 
  污水一般溶解氧很少,但是如果經過曝氣沉砂池或進水前有跌落充氧就要考慮控制減少氣量或減少落差,以減少充氧。
 
  2. 回流污泥
 
  沉淀池進水的溶解氧夠用就好,只要沉淀池不發生反硝化就好,太多的溶解氧會使回流污泥溶解氧過高。
 
  3. 內回流
 
  AO/AAO都設計有內回流,可以通過控制內回流泵附近的曝氣使曝氣池這一段氣量少于其他段,則內回流帶回去的溶解氧也會較少。
 
  原標題:什么是溶解氧(DO)?

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