关于水中溶解氧在线检测方法的研究

太钢科技·59·关于水中溶解氧在线检测方法的研究能源动力总厂李日清摘要本文对膜法和荧光法两种典型的水中溶解氧在线检测方法测量原理进行了简单阐述，并结合实际对两种方法的使用进行了比较，指出各自的优缺点，提出有效的维护方法，保证测量的准确性，以满足污水处理工艺需求。关键词溶解氧在线膜法荧光法使用和维护0概述在生活污水处理系统的生化处理工序，为了去除水中有机物，要对MSBR池中的1#、6#和7#池进行好氧处理，好氧处理过程也就是有氧曝气过程，曝气量的多少要靠测量水中的溶解氧含量来调节。这就需要在三个池中安装在线溶解氧分析仪，用来测量水中溶解氧，并根据测出的氧含量调节电动调节阀的开度，以调节进风量，达到去除水中有机物的目的。溶解氧仪测量的准确与否直接关系到污水生化处理的效果，因此，必须保证仪表的准确性和可靠性。溶解于水中的分子态氧称为溶解氧，通常记作DO，用每升水里氧气的毫克数表示。目前，在线分析溶解氧的方法有两种，一种是膜法，另一种是荧光法，这两种方法在我们的现场中都有使用，下面就这两种测量方法的原理和在线仪表的使用维护进行简单的分析和研究。1膜法溶解氧仪的使用1．1工作原理膜法溶解氧分析仪主要由传感器和变送器两部分组成。传感器有复膜电极和无膜电极两种，它们的工作原理非常相似，都由阴极、阳极和电解液组成。我们在1单元和7单元SBR池中使用的是复膜电极溶解氧仪，其工作原理是：电极的阳极由极薄的黄金片组成，阴极由薄银片组成，两极之间充以电解液，顶端用薄膜覆盖。在阴阳两电极之间加0．51．0VDC电压。这时被测液体中的氧渗透过薄膜在黄金电极上还原，产生如下反应：阴极02+2H2O+4e一40H一阳极4Ag+4C1一4AgCl+4e一可见，对于每个氧分子，阴极都要失去4个电子，而在银阳极得到4个电子。由于这种氧化还原反应，电子转移过程中产生了正比于被测溶液中含氧量的电流，在一定的温度下，该电流的大小与被测溶液中的含氧量成正比关系，经过放大转换成溶解氧值被显示出来。如此，只要保证液体中的氧原子能很好地透过薄膜，电解液的活性足够即可。1．2膜法电极的使用和维护因为生活污水中含有部分油污、油脂及微生物，常常吸附在薄膜上，沾污了薄膜表·60·2016年第2期面，这些都严重影响测量精度，因此需要定期清洗。我们规定一周清洗一次电极，2～3个月要更换一次薄膜和电解液，更换后则要重新校验、标定，平时每半个月就要标定一次。每更换一次电解液，还要同时用细砂纸打磨电极表面，防止电极被氧化。对于覆膜电极，有些产品在进行标定时必须在无氧溶液中(如5％亚硫酸钠溶液作为无氧水)设置零点，造成运行成本增加，维护量增大。我们选用的德国E+H膜法溶解氧分析仪，只需要空标，不需要零点标定，降低了成本。由于无膜电极没有要更换的薄膜，不需要填充电解液，维护量相对小些，但电极容易污染，需要增加清洗频次，测量准确性相对低，所以没有选用。水中的溶解氧的含量与空气中氧的分压、水的温度都有密切关系。在自然情况下，空气中的含氧量变动不大，故水温是主要的因素，水温愈低，水中溶解氧的含量愈高。因此，如果仪表显示不正确，除了要清洗、更换电解液和膜片外，还要看温度测量是否正确，通过检测传感器电阻值判断温度传感器是否损坏，是否需要更换。l-3膜法溶解氧分析仪的现场校准方法一般采用空气校正法。由化学原理可知，水中溶解氧饱和时，液相中的氧分压等于液相上面的氧分压。也就是说，在平衡状态时，由水面上空气进人水中的氧的速率与由水中逸出到空气中的氧的速率是相等的。溶解氧电极是氧分压敏感元件，因此进入水中或在水面上的空气中电极将产生相等的电流。这就是空气校正的原理。目前仪表都是智能型的，只要根据产品说明书进入校准菜单，按步骤操作即可完成校准。校准成功与否，仪表会有提示，如果校准不成功，就需要更换薄膜和电解液并用细砂纸打磨电极表面，然后再校准后投入使用。2荧光溶解氧仪的使用由于膜法溶解氧仪表面容易吸附污物，需要经常更换薄膜和电解液，维护量大，因此，在MSBR池关键的6单元曝气池，我们选用了美国HACH的荧光溶解氧仪。2．1工作原理荧光溶氧仪是基于物理学中特定物质对活性荧光的猝熄原理。传感器由测量箔片、蓝宝石光窗、蓝光LED、蓝光滤光片、红光LED、红光滤光片、感光器组成(如图1)。传感器前端的荧光物质是特殊的铂金属卟啉复合了允许气体分子通过的聚酯箔片，表面涂了一层黑色的隔光材料以避免日光和水中其它荧光物质的干扰。通过蓝宝石光窗与水密钛合金外壳内红蓝光源以及感光元件隔离。调制的蓝光照到荧光物质上使其激发，并发出红光，由于氧分子可以带走能量(猝熄效应)，所以激发红光的时间和强度与氧分子的浓度成反比。采用与蓝光同步的红光光源作为参比，测量激发红光与参比光之间的相位差，并与内部标定值比对，从而计算出氧分子的浓度，经过线性化和温