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Hach荧光溶解氧仪(LDO)应用案例

产品分类:未分类
更新日期:2018-02-24
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Hach荧光溶解氧仪(LDO)应用案例

● 关键词摘要

● 解答
活性污泥池中的氧浓度是生物污水处理中非常重要的连续监测的参数之一。传统的电化学测定技术是基于极谱或者贾法尼电池法。这些技术的一个典型特征是测定过程消耗电解液和腐蚀阳极。以上两种效应都会不可避免地造成测定信号的漂移,只有通过日常校正才能把漂移维持在一定限度之内。
由于新的哈希荧光溶解氧传感器的出现,人们开发出了一种全新的污水中氧浓度的测定技术。这种方法的原理是带荧光的底物(荧光体)的荧光辐射,这种方法使氧浓度的测定最终归结为纯粹的对时间的物理测定。因为时间测定理论上是没有漂移的,使用者就不必校正传感器了。
 
引言
氧浓度作为生物污水处理的核心指标,决定着活性污泥池处理过程中的性质和速度。时间、空间上分离的好氧-缺氧-厌氧区域是碳分解、硝化、反硝化和生物除磷的先决条件。确保这些不同条件的出现是污水处理厂过程控制的最重要任务之一。获取污泥中的氧浓度对于完成这个任务十分必要。因此,从工艺角度来看,问题不是是否需要而是如何连续测定氧浓度。
污水处理中60-70%的能量消耗用来为活性污泥曝气。因此以生物污水处理节能为目标的控制和调节策略通常集中于优化曝气池中氧的传递。所有自动控制概念中的一个共同方面就是氧的准确测定。所以,从经济角度来看,连续测定活性污泥中的氧浓度也是必要的。
 
电化学测定技术
电化学技术测定溶解氧浓度用于污水处理厂已经有四十多年了。原理上讲,测定单元由浸没于共同电解液中的不同金属材料的阳极和阴极构成。有膜的传感器中电解液与样品通过气体通透膜分隔,也就是说,样品中的氧气分子通过膜扩散到电解液直到膜两侧的氧气分压相等。无膜的传感器中样品本身就是电解液。
贾法尼和极谱测定电池有所不同。贾法尼测定电池中阳极和阴极之间会根据电化学置换强度的不同自发产生电位差,足以在阴极还原氧分子和在阳极激发氧化过程。阳极和阴极之间的电位差正比于样品中的氧浓度。贾法尼测定电池是自极化的,即打开之后可以立即使用。
极谱测定电池中阳极和阴极之间的电位差不足以还原氧分子,必须使用外加的极化电压。然后测定正比与电解液中氧浓度的电流。阳极与阴极之间稳定的极化电压不能自发建立,而是需要一定的极化时间,取决于感应器种类,可能长达两小时。如果没有电池缓冲,感应器只有在极化时间结束之后打开才可以使用。
近年来,人们为了进一步发展和优化电化学测定技术做了大量努力。但是,所有电化学测定技术的基本特征就是,对于阴极还原的每一个分子,阳极都会发生相应的氧化反应,从而导致阳极的腐蚀和电解液的消耗。这两个过程都会不可避免地造成测定漂移或者读数偏低,只有通过使用者的日常校正才能将此维持在一定范围内。
 
氧测定读数偏低的影响
氧传感器在闭环控制系统中广泛应用。这种情况下,控制者调整曝气设施以使氧传感器的测定值符合设定值。因此传感器读数偏低不能被直接检测到,而活性污泥池中的实际氧浓度则可能大大高于所需值。这样可能引起诸如氧传入反硝化区域的工艺问题。
从经济因素考虑,活性污泥池中过高的氧浓度也是需要避免的。活性污泥曝气需要的能量N通过下面的公式获得:
N ~ Cs/(Cs-Cx) 其中,Cs为假定的饱和氧浓度,Cx为氧浓度。
给活性污泥池充氧的能量及其成本都随着氧浓度Cx的增加而上升。以饱和氧浓度Cs为9.0mg/L,氧设定值为2.0mg/L为基准,因为读数偏低导致的额外的能量消耗如图1所示,可以看出,读数偏低0.3mg/L会导致充氧所需能量增加4.5%。

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