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污水處理中溶解氧詳解

  • 發(fā)布日期:2020-11-19      瀏覽次數(shù):7284
    • 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(shí)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(dòng)過(guò)大,會(huì)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(shí)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(jiǎn)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(gè)指標(biāo)。溶解氧高有利于對(duì)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(jī)物降解的耗氧,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(zhǎng),使水中溶解氧含量呈現(xiàn)出時(shí)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(shí),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(shí),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(duì)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(jì)算。 

      3. 氧氣的分壓

      在水溫含鹽量一定時(shí),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(cè)

      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(yùn)用在線檢測(cè)儀器或便攜式溶解氧檢測(cè)儀進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)。在檢測(cè)時(shí),應(yīng)該將整個(gè)曝氣池劃分成若干區(qū)域,就整個(gè)區(qū)域范圍的溶解氧監(jiān)測(cè)值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,用以摸清本系統(tǒng)的不同階段和時(shí)間點(diǎn)的溶解氧分布,這對(duì)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(cè)條件,可以通過(guò)監(jiān)測(cè)曝氣池出口端的溶解氧作為活性污泥系統(tǒng)對(duì)有機(jī)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(cè)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(jià)錳氧化成高價(jià)錳,生成四價(jià)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(jì)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(guò)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(guò)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*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(cè)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(chǎng)固定。

      打開(kāi)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?kù)o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(jì)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(xiàng)

      當(dāng)水樣中含有亞硝酸鹽時(shí)會(huì)干擾測(cè)定,可加入疊*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*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(shí),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(diǎn)是原水成分中有機(jī)物含量和溶解氧的關(guān)系。具體表現(xiàn)在原水中有機(jī)物含量越多,微生物為代謝分解這些有機(jī)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(shí)候,要注意水量和廢水中有機(jī)物的含量相匹配。

      當(dāng)進(jìn)水量是平時(shí)的1.5倍時(shí),若不調(diào)整曝氣量的話,會(huì)出現(xiàn)曝氣池出水溶解氧過(guò)低,有時(shí)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(méi)有增加,但是廢水中有機(jī)物濃度過(guò)高時(shí),同樣也會(huì)出現(xiàn)對(duì)溶解氧需求增大,繼而出現(xiàn)曝氣池出水溶解氧過(guò)低的現(xiàn)象。原水中一些特殊成分的存在,同樣也會(huì)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?duì)溶解氧的需求明顯高于低活性污泥濃度對(duì)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(duì)降低曝氣量、減少電力消耗是非常有利的。

      同時(shí),在低活性污泥濃度情況下,需注意不要過(guò)度曝氣,以免出現(xiàn)溶解氧過(guò)高,對(duì)僅有的活性污泥出現(xiàn)過(guò)度氧化現(xiàn)象,這樣對(duì)二沉池的出水不利。

      通??梢钥吹蕉脸爻鏊袏A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(duì)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(huì)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(duì)活性污泥沉降性的影響。主要會(huì)出現(xiàn)以下2種情況:

      過(guò)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(shí)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(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(lái)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(guò)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(guò)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(wèn)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. 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(guò)調(diào)節(jié)池來(lái)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(duì)就越高,這可以知道我們?cè)谒幚磉^(guò)程中通過(guò)食微比值來(lái)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(shuō)氧氣對(duì)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(gè)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(guò)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(huì)使回流污泥溶解氧過(guò)高。

      3. 內(nèi)回流

      AO/AAO都設(shè)計(jì)有內(nèi)回流,可以通過(guò)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(huì)較少。