46.Cos'è l'ossigeno disciolto?
L'ossigeno disciolto DO (abbreviazione di Dissolved Oxygen in inglese) rappresenta la quantità di ossigeno molecolare disciolto in acqua e l'unità è mg/L. Il contenuto saturo di ossigeno disciolto nell'acqua è correlato alla temperatura dell'acqua, alla pressione atmosferica e alla composizione chimica dell'acqua. Alla pressione atmosferica, il contenuto di ossigeno quando l'ossigeno disciolto nell'acqua distillata raggiunge la saturazione a 0°C è 14,62 mg/L e a 20°C è 9,17 mg/L. Un aumento della temperatura dell'acqua, un aumento del contenuto di sale o una diminuzione della pressione atmosferica causeranno una diminuzione del contenuto di ossigeno disciolto nell'acqua.
L'ossigeno disciolto è una sostanza essenziale per la sopravvivenza e la riproduzione dei pesci e dei batteri aerobici. Se l'ossigeno disciolto è inferiore a 4 mg/l, sarà difficile per i pesci sopravvivere. Quando l'acqua è contaminata da materia organica, l'ossidazione della materia organica da parte di microrganismi aerobici consumerà l'ossigeno disciolto nell'acqua. Se non può essere reintegrato in tempo dall'aria, l'ossigeno disciolto nell'acqua diminuirà gradualmente fino a raggiungere lo 0, provocando la moltiplicazione di un gran numero di microrganismi anaerobici. Rendi l'acqua nera e puzzolente.
47. Quali sono i metodi comunemente utilizzati per misurare l'ossigeno disciolto?
Esistono due metodi comunemente utilizzati per misurare l'ossigeno disciolto, uno è il metodo iodometrico e il relativo metodo di correzione (GB 7489–87) e l'altro è il metodo della sonda elettrochimica (GB11913–89). Il metodo iodometrico è adatto per misurare campioni di acqua con ossigeno disciolto superiore a 0,2 mg/L. Generalmente il metodo iodometrico è adatto solo per misurare l'ossigeno disciolto in acqua pulita. Quando si misura l'ossigeno disciolto nelle acque reflue industriali o in varie fasi del processo degli impianti di trattamento delle acque reflue, è necessario utilizzare lo iodio corretto. metodo quantitativo o metodo elettrochimico. Il limite inferiore di determinazione del metodo con sonda elettrochimica è legato allo strumento utilizzato. Esistono principalmente due tipi: il metodo con elettrodo a membrana e il metodo con elettrodo senza membrana. Sono generalmente adatti per misurare campioni di acqua con ossigeno disciolto superiore a 0,1 mg/l. Il misuratore di DO online installato e utilizzato nei serbatoi di aerazione e in altri luoghi degli impianti di trattamento delle acque reflue utilizza il metodo dell'elettrodo a membrana o il metodo dell'elettrodo senza membrana.
Il principio di base del metodo iodometrico è quello di aggiungere solfato di manganese e ioduro di potassio alcalino al campione d'acqua. L'ossigeno disciolto nell'acqua ossida il manganese a bassa valenza in manganese ad alta valenza, generando un precipitato marrone di idrossido di manganese tetravalente. Dopo aver aggiunto l'acido, il precipitato marrone si dissolve e reagisce con gli ioni ioduro per generare iodio libero, quindi utilizza l'amido come indicatore e titolare lo iodio libero con tiosolfato di sodio per calcolare il contenuto di ossigeno disciolto.
Quando il campione d'acqua è colorato o contiene materia organica che può reagire con lo iodio, non è adatto utilizzare il metodo iodometrico e il relativo metodo di correzione per misurare l'ossigeno disciolto nell'acqua. Per la misurazione è invece possibile utilizzare un elettrodo a pellicola sensibile all'ossigeno o un elettrodo senza membrana. L'elettrodo sensibile all'ossigeno è costituito da due elettrodi metallici a contatto con l'elettrolita di supporto e da una membrana permeabile selettiva. La membrana può passare solo attraverso l'ossigeno e altri gas, ma l'acqua e le sostanze solubili in essa contenute non possono passare. L'ossigeno che passa attraverso la membrana viene ridotto sull'elettrodo. Viene generata una debole corrente di diffusione e la dimensione della corrente è proporzionale al contenuto di ossigeno disciolto ad una determinata temperatura. L'elettrodo senza film è composto da un catodo in speciale lega d'argento e da un anodo di ferro (o zinco). Non utilizza pellicola né elettrolita e non viene aggiunta alcuna tensione di polarizzazione tra i due poli. Comunica solo con i due poli attraverso la soluzione acquosa misurata per formare una batteria primaria e le molecole di ossigeno nell'acqua vengono ridotte. La riduzione viene eseguita direttamente sul catodo e la corrente di riduzione generata è proporzionale al contenuto di ossigeno nella soluzione da misurare .
48. Perché l'indicatore dell'ossigeno disciolto è uno degli indicatori chiave per il normale funzionamento del sistema di trattamento biologico delle acque reflue?
Il mantenimento di una certa quantità di ossigeno disciolto nell'acqua è la condizione fondamentale per la sopravvivenza e la riproduzione degli organismi acquatici aerobici. Pertanto, l'indicatore di ossigeno disciolto è anche uno degli indicatori chiave per il normale funzionamento del sistema di trattamento biologico delle acque reflue.
Il dispositivo di trattamento biologico aerobico richiede che l'ossigeno disciolto nell'acqua sia superiore a 2 mg/L, mentre il dispositivo di trattamento biologico anaerobico richiede che l'ossigeno disciolto sia inferiore a 0,5 mg/L. Se si desidera entrare nella fase di metanogenesi ideale, è meglio non avere ossigeno disciolto rilevabile (per 0) e quando la sezione A del processo A/O è in uno stato anossico, l'ossigeno disciolto è preferibilmente 0,5~1 mg/L . Quando l'effluente dalla vasca di sedimentazione secondaria del metodo biologico aerobico è qualificato, il suo contenuto di ossigeno disciolto non è generalmente inferiore a 1 mg/l. Se è troppo basso (<0,5 mg/L) o troppo elevato (metodo di aerazione dell'aria >2mg/L), causerà l'effluente dell'acqua. La qualità dell’acqua peggiora o addirittura supera gli standard. Pertanto, è necessario prestare la massima attenzione al monitoraggio del contenuto di ossigeno disciolto all'interno del dispositivo di trattamento biologico e dell'effluente della sua vasca di sedimentazione.
La titolazione iodometrica non è adatta per i test in loco, né può essere utilizzata per il monitoraggio continuo o la determinazione in loco dell'ossigeno disciolto. Nel monitoraggio continuo dell'ossigeno disciolto nei sistemi di trattamento delle acque reflue, viene utilizzato il metodo dell'elettrodo a membrana nel metodo elettrochimico. Per cogliere continuamente le variazioni di DO del liquido miscelato nel serbatoio di aerazione durante il processo di trattamento delle acque reflue in tempo reale, viene generalmente utilizzato un misuratore di DO con sonda elettrochimica online. Allo stesso tempo, il misuratore DO è anche una parte importante del sistema di controllo e regolazione automatica dell'ossigeno disciolto nel serbatoio di aerazione. Poiché il sistema di regolazione e controllo svolge un ruolo importante nel suo normale funzionamento. Allo stesso tempo, costituisce anche una base importante per gli operatori del processo per regolare e controllare il normale funzionamento del trattamento biologico delle acque reflue.
49. Quali sono le precauzioni per misurare l'ossigeno disciolto mediante titolazione iodometrica?
È necessario prestare particolare attenzione durante la raccolta di campioni di acqua per la misurazione dell'ossigeno disciolto. I campioni d'acqua non devono rimanere a lungo in contatto con l'aria e non devono essere mescolati. Quando si effettua il campionamento nel serbatoio di raccolta dell'acqua, utilizzare una bottiglia di ossigeno disciolto a bocca stretta dotata di vetro da 300 ml e misurare e registrare contemporaneamente la temperatura dell'acqua. Inoltre, quando si utilizza la titolazione iodometrica, oltre a selezionare un metodo specifico per eliminare le interferenze dopo il campionamento, il tempo di conservazione deve essere ridotto il più possibile ed è meglio analizzare immediatamente.
Attraverso miglioramenti nella tecnologia e nelle attrezzature e con l'aiuto della strumentazione, la titolazione iodometrica rimane il metodo di titolazione più preciso e affidabile per l'analisi dell'ossigeno disciolto. Per eliminare l'influenza di varie sostanze interferenti nei campioni di acqua, esistono diversi metodi specifici per la correzione della titolazione iodometrica.
Ossidi, riducenti, materia organica, ecc. presenti nei campioni di acqua interferiscono con la titolazione iodometrica. Alcuni ossidanti possono dissociare lo iodio in iodio (interferenza positiva) e alcuni agenti riducenti possono ridurre lo iodio in ioduro (interferenza negativa). interferenza), quando il precipitato di manganese ossidato viene acidificato, la maggior parte della materia organica può essere parzialmente ossidata, producendo errori negativi. Il metodo di correzione dell'azide può eliminare efficacemente l'interferenza del nitrito e quando il campione di acqua contiene ferro a bassa valenza, il metodo di correzione del permanganato di potassio può essere utilizzato per eliminare l'interferenza. Quando il campione di acqua contiene colore, alghe e solidi sospesi, è necessario utilizzare il metodo di correzione della flocculazione dell'allume e il metodo di correzione della flocculazione dell'acido solfammico e solfato di rame per determinare l'ossigeno disciolto della miscela di fanghi attivi.
50. Quali sono le precauzioni per misurare l'ossigeno disciolto utilizzando il metodo dell'elettrodo a film sottile?
L'elettrodo a membrana è costituito da un catodo, un anodo, un elettrolita e una membrana. La cavità dell'elettrodo è riempita con una soluzione di KCl. La membrana separa l'elettrolita dal campione d'acqua da misurare e l'ossigeno disciolto penetra e si diffonde attraverso la membrana. Dopo aver applicato una tensione di polarizzazione fissa CC compresa tra 0,5 e 1,0 V tra i due poli, l'ossigeno disciolto nell'acqua misurata passa attraverso la pellicola e si riduce sul catodo, generando una corrente di diffusione proporzionale alla concentrazione di ossigeno.
Le pellicole comunemente utilizzate sono pellicole di polietilene e fluorocarburi che possono consentire il passaggio delle molecole di ossigeno e hanno proprietà relativamente stabili. Poiché la pellicola può permeare una varietà di gas, alcuni gas (come H2S, SO2, CO2, NH3, ecc.) si trovano sull'elettrodo indicatore. Non è facile da depolarizzare, il che ridurrà la sensibilità dell'elettrodo e porterà a deviazioni nei risultati della misurazione. Olio e grasso nell'acqua misurata e microrganismi nel serbatoio di aerazione spesso aderiscono alla membrana, compromettendo gravemente la precisione della misurazione, pertanto sono necessarie pulizia e calibrazione regolari.
Pertanto, gli analizzatori di ossigeno disciolto con elettrodi a membrana utilizzati nei sistemi di trattamento delle acque reflue devono essere utilizzati in stretta conformità con i metodi di calibrazione del produttore e sono necessarie pulizia, calibrazione, rifornimento di elettroliti e sostituzione della membrana degli elettrodi regolari. Quando si sostituisce la pellicola, è necessario farlo con attenzione. Innanzitutto è necessario prevenire la contaminazione dei componenti sensibili. In secondo luogo, fare attenzione a non lasciare piccole bolle sotto la pellicola. Altrimenti, la corrente residua aumenterà e influenzerà i risultati della misurazione. Per garantire dati accurati, il flusso d'acqua nel punto di misurazione dell'elettrodo a membrana deve avere un certo grado di turbolenza, ovvero la soluzione di prova che passa attraverso la superficie della membrana deve avere una portata sufficiente.
In generale, per la calibrazione del controllo è possibile utilizzare aria o campioni con concentrazione di DO nota e campioni senza DO. Naturalmente, è meglio utilizzare per la calibrazione il campione d'acqua sottoposto a ispezione. Inoltre, uno o due punti dovrebbero essere controllati frequentemente per verificare i dati di correzione della temperatura.
Orario di pubblicazione: 14 novembre 2023
