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什么是溶解氧(DO)?

2020-10-26 08:41:06来源:环保工程师 阅读量:28571

导读:当前污水处理中的生物处理大多是采用厌氧与好氧相结合的处理工艺,溶解氧在实际的废水生物处理操作中具有举足轻重的作用,这一指标的不合适或波动过大,会迅速导致活性污泥系统受到冲击,进而影响处理效率。
  当前污水处理中的生物处理大多是采用厌氧与好氧相结合的处理工艺,溶解氧在实际的废水生物处理操作中具有举足轻重的作用,这一指标的不合适或波动过大,会迅速导致活性污泥系统受到冲击,进而影响处理效率。因此在实际生化处理工艺中,需严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)的简称,是表征水溶液中氧的浓度的参数,是溶解在水中的游离态氧。
 
  溶解氧的单位为mg/L,用每升水里氧气的毫克数表示。水中溶解氧的多少是表征水体自净能力的一个指标。溶解氧高有利于对水体中各类污染物的降解,从而使水体较快得以净化;反之,溶解氧低,水体中污染物降解较缓慢。
 
  2、影响溶解氧的因素
 
  水中溶解氧含量受到两种作用的影响:一种是使DO下降的耗氧作用,包括好氧有机物降解的耗氧,先进代谢耗氧;另一种是使DO增加的复氧作用,主要有空气中氧的溶解,曝气手段等。这两种作用的相互消长,使水中溶解氧含量呈现出时空变化。
 
  影响水中溶解氧的含量的环境因素有水温,氧分压,盐度等因素。
 
  1. 水温
 
  在氧气分压,含盐量一定时,溶解氧的饱和含量随着水温的升高而降低。低温下溶解氧的饱和含量随温度的变化更加显著。
 
  2. 含盐量
 
  在水温,氧分压一定时,水的含盐量越高,水中溶解氧的饱和含量越小海水的含盐量比淡水的含盐量高的多,在相同条件下,溶解氧在海水中的饱和含量比在淡水中要低得多。天然淡水水体内含盐量的变化幅度很小,所以含盐量对溶解氧的饱和含量影响不大,可以近似以纯水中的饱和含量计算。
 
  3. 氧气的分压
 
  在水温含盐量一定时,水中溶解氧的饱和含盐量随着液面上氧气分压的增大而增大。
 
  3、溶解氧DO的监测
 
  由于溶解氧容易受到空气中氧气、温度、湿度等因素影响,所以常常是运用在线检测仪器或便携式溶解氧检测仪进行现场监测。在检测时,应该将整个曝气池划分成若干区域,就整个区域范围的溶解氧监测值进行统计分析,用以摸清本系统的不同阶段和时间点的溶解氧分布,这对后续系统的整体把握以及活性污泥故障分析非常有益。如果不具备这样的检测条件,可以通过监测曝气池出口端的溶解氧作为活性污泥系统对有机物降解进程的终结果判断。通常情况下,冬季充氧效果都要明显优于夏季。主要原因是冬季水温较低,溶解氧的饱和度高,相反,在夏季溶解氧的饱和度低。
 
  溶解氧的测定方法:(碘量法)
 
  1. 原理
 
  水样中加入硫酸锰和碱性碘化钾,水中溶解氧将低价锰氧化成高价锰,生成四价锰的氢氧化物棕色沉淀。加酸后,氢氧化物沉淀溶解,并与碘离子反应而释放出游离碘。以淀粉为指示剂,用硫代硫酸钠标准溶液滴定释放出的碘,据滴定溶液消耗量计算溶解氧含量。
 
  2. 试剂
 
  硫酸锰溶液:称取480g硫酸锰(MnSO4·4H2O)溶于水,用水稀释至1000mL。此溶液加至酸化过的碘化钾溶液中,遇淀粉不得产生蓝色。
 
  碱性碘化钾溶液:称取500g氢氧化钠溶解于300-400mL水中;另称取150g碘化钾溶于200mL水中,待氢氧化钠溶液冷却后,将两溶液合并,混匀,用水稀释至1000mL。如有沉淀,则放置过夜后,倾出上层清液,贮于棕色瓶中,用橡皮塞塞紧,避光保存。此溶液酸化后,遇淀粉应不呈蓝色。
 
  1+5硫酸溶液。
 
  1%(m/V)淀粉溶液:称取1g可溶性淀粉,用少量水调成糊状,再用刚煮沸的水稀释至100mL。冷却后,加入0.1g水杨酸或0.4g氯化锌防腐。
 
  0.02500mol/L(1/6K2Cr2O7)重铬酸钾标准溶液:称取于105-110烘干2h,并冷却的重铬酸钾1.2258g,溶于水,移入1000mL容量瓶中,用水稀释至标线,摇匀。
 
  硫代硫酸钠溶液:称取3.2g硫代硫酸钠(Na2S2O3·5H2O)溶于煮沸放冷的水中,加0.2g碳酸钠,用水稀释至1000mL,贮于棕色瓶中,使用前用0.02500mol/L重铬酸钾标准溶液标定。
 
  硫酸,ρ=1.84。
 
  3. 测定步骤
 
  溶解氧的固定:用吸液管插入溶解氧瓶的液面下,加入1mL硫酸锰溶液,2mL碱性碘化钾溶液,盖好瓶塞,颠倒混合数次,静置。一般在取样现场固定。
 
  打开瓶塞,立即用吸管插入液面下加入2.0mL硫酸。盖好瓶塞,颠倒混合摇匀,至沉淀物全部溶解,放于暗处静置5min
 
  吸取100.00mL上述溶液于250mL锥形瓶中,用硫代硫酸钠标准溶液滴定至溶液呈淡黄色,加入1mL淀粉溶液,继续滴定至蓝色刚好退去,记录硫代硫酸钠溶液用量。
 
  4. 计算
 
  溶解氧(O2,mg/L)=M*V*8000/100
 
  式中:
 
  M--硫代硫酸钠标准溶液的浓度(mol/L);
 
  V--滴定消耗硫代硫酸钠标准溶液体积(mL)。
 
  5. 注意事项
 
  当水样中含有亚硝酸盐时会干扰测定,可加入叠氮化钠使水中的亚硝酸盐分解而消除干扰。其加入方法是预先将叠氮化钠加入碱性碘化钾溶液中。
 
  如水样中含Fe3 达100-200mg/L时,可加入1mL40%氟化钾溶液消除干扰。
 
  如水样中含氧化性物质(如游离氯等),应预先加入相当量的硫代硫酸钠去除
 
  4、溶解氧和其他控制指标的关系
 
  1. 溶解氧与原水成分的关系
 
  溶解氧和原水成分的关系,重点是原水成分中有机物含量和溶解氧的关系。具体表现在原水中有机物含量越多,微生物为代谢分解这些有机物所需消耗的溶解氧就越多,相反就越少了。所以在控制曝气的时候,要注意水量和废水中有机物的含量相匹配。
 
  当进水量是平时的1.5倍时,若不调整曝气量的话,会出现曝气池出水溶解氧过低,有时甚至会低于0.5mg/L,不利于活性污泥发挥高效率处理效果。如果进水流量没有增加,但是废水中有机物浓度过高时,同样也会出现对溶解氧需求增大,继而出现曝气池出水溶解氧过低的现象。原水中一些特殊成分的存在,同样也会影响充氧效果。比如水中洗涤剂的存在、使得曝气池液面存在隔绝大气的隔离层,进而影响曝气效果的提升。
 
  2. 溶解氧与活性污泥浓度的关系
 
  溶解氧和活性污泥浓度的关系还是比较密切的,通常看到的是高活性污泥浓度对溶解氧的需求明显高于低活性污泥浓度对溶解氧的需求。所以,要达到去除污染物,并达到排放浓度的情况下,要尽量降低活性污泥的浓度,这对降低曝气量、减少电力消耗是非常有利的。
 
  同时,在低活性污泥浓度情况下,需注意不要过度曝气,以免出现溶解氧过高,对仅有的活性污泥出现过度氧化现象,这样对二沉池的出水不利。
 
  通常可以看到二沉池出水中夹杂较多的未沉降颗粒流出,这就是被氧化的活性污泥解体后分解在出水中的缘故。同样高活性污泥浓度对溶解氧的需求是很高的,不能不加控制的将活性污泥浓度一直升高,这样会出现供氧跟不上而出现缺氧现象,自然,活性污泥的处理效果也就受到抑制了。
 
  3. 溶解氧与活性污泥沉降比的关系
 
  溶解氧和活性污泥沉降比的关系,可以理解为溶解氧对活性污泥沉降性的影响。主要会出现以下2种情况:
 
  过度曝气容易使细小的空气气泡附着在活性污泥的菌胶团上,导致活性污泥上浮到液面而产生浮渣。
 
  活性污泥的压缩性变差,特别是活性污泥发生丝状菌膨胀的时候,更加容易导致曝气的细小气泡附着在菌胶团上,继而导致液面产生大量浮渣。
 
  5、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. 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。
 
  5. 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。
 
  6、厌氧与缺氧池的DO控制
 
  厌氧菌代谢不需要氧气,可以说氧气对他们是有毒物质,因此要求系统内溶解氧等于零;缺氧反应是兼性菌参与的生化反应,兼性菌是可以在好氧也可以在缺氧的情况下反应,为了反硝化的进行要求系统的溶解氧在0.5mg/L以下,一般小于0.2mg/L就称为厌氧段,大于0.2mg/L小于0.5mg/L称为缺氧段。
 
  为减少厌氧或者缺氧池DO含量可以从一下几个方面做工作。
 
  1. 进水
 
  污水一般溶解氧很少,但是如果经过曝气沉砂池或进水前有跌落充氧就要考虑控制减少气量或减少落差,以减少充氧。
 
  2. 回流污泥
 
  沉淀池进水的溶解氧够用就好,只要沉淀池不发生反硝化就好,太多的溶解氧会使回流污泥溶解氧过高。
 
  3. 内回流
 
  AO/AAO都设计有内回流,可以通过控制内回流泵附近的曝气使曝气池这一段气量少于其他段,则内回流带回去的溶解氧也会较少。
 
  原标题:什么是溶解氧(DO)?

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