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什么是溶解氧(DO)?

2020-10-26 08:41:06來源:環(huán)保工程師 關(guān)鍵詞:污水處理二沉池活性污泥閱讀量:33199

導(dǎo)讀:當(dāng)前污水處理中的生物處理大多是采用厭氧與好氧相結(jié)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(biāo)的不合適或波動過大,會迅速導(dǎo)致活性污泥系統(tǒng)受到?jīng)_擊,進(jìn)而影響處理效率。
  當(dāng)前污水處理中的生物處理大多是采用厭氧與好氧相結(jié)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(biāo)的不合適或波動過大,會迅速導(dǎo)致活性污泥系統(tǒng)受到?jīng)_擊,進(jìn)而影響處理效率。因此在實際生化處理工藝中,需嚴(yán)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(shù),是溶解在水中的游離態(tài)氧。
 
  溶解氧的單位為mg/L,用每升水里氧氣的毫克數(shù)表示。水中溶解氧的多少是表征水體自凈能力的一個指標(biāo)。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(jìn)代謝耗氧;另一種是使DO增加的復(fù)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(xiàn)出時空變化。
 
  影響水中溶解氧的含量的環(huán)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(nèi)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(jiān)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(jìn)行現(xiàn)場監(jiān)測。在檢測時,應(yīng)該將整個曝氣池劃分成若干區(qū)域,就整個區(qū)域范圍的溶解氧監(jiān)測值進(jìn)行統(tǒng)計分析,用以摸清本系統(tǒng)的不同階段和時間點的溶解氧分布,這對后續(xù)系統(tǒng)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(jiān)測曝氣池出口端的溶解氧作為活性污泥系統(tǒng)對有機物降解進(jìn)程的終結(jié)果判斷。通常情況下,冬季充氧效果都要明顯優(yōu)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(yīng)而釋放出游離碘。以淀粉為指示劑,用硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定釋放出的碘,據(jù)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(chǎn)生藍(lán)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(yīng)不呈藍(lán)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(diào)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)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(biāo)準(zhǔn)溶液標(biāo)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(shù)次,靜置。一般在取樣現(xiàn)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(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至溶液呈淡黃色,加入1mL淀粉溶液,繼續(xù)滴定至藍(lán)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(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度(mol/L);
 
  V--滴定消耗硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液體積(mL)。
 
  5. 注意事項
 
  當(dāng)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(yù)先將疊氮化鈉加入堿性碘化鉀溶液中。
 
  如水樣中含F(xiàn)e3 達(dá)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(zhì)(如游離氯等),應(yīng)預(yù)先加入相當(dāng)量的硫代硫酸鈉去除
 
  4、溶解氧和其他控制指標(biāo)的關(guān)系
 
  1. 溶解氧與原水成分的關(guān)系
 
  溶解氧和原水成分的關(guān)系,重點是原水成分中有機物含量和溶解氧的關(guān)系。具體表現(xiàn)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(dāng)進(jìn)水量是平時的1.5倍時,若不調(diào)整曝氣量的話,會出現(xiàn)曝氣池出水溶解氧過低,有時甚至?xí)陀?.5mg/L,不利于活性污泥發(fā)揮高效率處理效果。如果進(jìn)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(xiàn)對溶解氧需求增大,繼而出現(xiàn)曝氣池出水溶解氧過低的現(xiàn)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(jìn)而影響曝氣效果的提升。
 
  2. 溶解氧與活性污泥濃度的關(guān)系
 
  溶解氧和活性污泥濃度的關(guān)系還是比較密切的,通??吹降氖歉呋钚晕勰酀舛葘θ芙庋醯男枨竺黠@高于低活性污泥濃度對溶解氧的需求。所以,要達(dá)到去除污染物,并達(dá)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(xiàn)溶解氧過高,對僅有的活性污泥出現(xiàn)過度氧化現(xiàn)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(xiàn)供氧跟不上而出現(xiàn)缺氧現(xiàn)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(guān)系
 
  溶解氧和活性污泥沉降比的關(guān)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(xiàn)以下2種情況:
 
  過度曝氣容易使細(xì)小的空氣氣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而產(chǎn)生浮渣。
 
  活性污泥的壓縮性變差,特別是活性污泥發(fā)生絲狀菌膨脹的時候,更加容易導(dǎo)致曝氣的細(xì)小氣泡附著在菌膠團(tuán)上,繼而導(dǎo)致液面產(chǎn)生大量浮渣。
 
  5、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)實際情況來把握。
 
  1. 原水水質(zhì)
 
  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(yīng)等對溶解氧的需求,所以控制溶解氧時要注意進(jìn)水水量的變化和進(jìn)水中有機物的含量。
 
  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(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。在實際操作中應(yīng)該注意這個問題,特別是發(fā)生污泥絲狀膨脹時候,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. 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(chǎn)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(nèi)處理;對于高溫天氣,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。
 
  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(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。
 
  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(zhì),因此要求系統(tǒng)內(nèi)溶解氧等于零;缺氧反應(yīng)是兼性菌參與的生化反應(yīng),兼性菌是可以在好氧也可以在缺氧的情況下反應(yīng),為了反硝化的進(jìn)行要求系統(tǒng)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(jìn)水
 
  污水一般溶解氧很少,但是如果經(jīng)過曝氣沉砂池或進(jìn)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(jìn)水的溶解氧夠用就好,只要沉淀池不發(fā)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(nèi)回流
 
  AO/AAO都設(shè)計有內(nèi)回流,可以通過控制內(nèi)回流泵附近的曝氣使曝氣池這一段氣量少于其他段,則內(nèi)回流帶回去的溶解氧也會較少。
 
  原標(biāo)題:什么是溶解氧(DO)?
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