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E+H溶氧分析儀和pH計在城市垃圾污水處理中的應用

2014年07月14日 11:49:11人氣:2240來源:東莞市廣聯(lián)工業(yè)設備有限公司

為了保護水環(huán)境,必須加強對污水排放的監(jiān)測。檢測點的設計和檢測儀表(主要是水質(zhì)分析儀)的質(zhì)量對水環(huán)境監(jiān)測起著至關(guān)重要的作用,本文介紹在城市污水處理廠使用的E+H水質(zhì)分析儀有兩種:pH計和溶氧分析儀。

1、E+H pH計的工作原理

  水的pH值隨著所溶解的物質(zhì)的多少而定,因此pH值能靈敏地指示出水質(zhì)的變化情況。pH值的變化對生物的繁殖和生存有很大影響,同時還嚴重影響活性污泥生化作用,即影響處理效果,污水的pH值一般控制在6.5~7之間。

pH計具有高精度、高可靠性、安裝及維護方便等優(yōu)點,同時對污染也較敏感,需要經(jīng)常標定,一般每隔一個到一個半月標定一次,每兩年更換一次電極。

  水在化學上是中性的,某些水分子自發(fā)地按照下式分解:H2O=H++OH-,即分解成氫離子和氫氧根離子。在中性溶液中,氫離子H+和氫氧根離子OH-的濃度都是10-7mol/l,pH值是氫離子濃度以10為底的對數(shù)的負數(shù):pH=-log,因此中性溶液的pH值等于7。如果有過量的氫離子,則pH值小于7,溶液呈酸性;反之,氫氧根離子過量,則溶液呈堿性。

  pH值通常用電位法測量,通常用一個恒定電位的參比電極和測量電極組成一個原電池,原電池電動勢的大小取決于氫離子的濃度,也取決于溶液的酸堿度。麥園污水處理廠采用了德國E+H公司的CPS11型pH傳感器和CPM151型pH變送器。具體結(jié)構(gòu)如圖1所示,測量電極上有特殊的對pH反應靈敏的玻璃探頭,它是由能導電、能滲透氫離子的特殊玻璃制成,具有測量精度高、抗干擾性好等特點。當玻璃探頭和氫離子接觸時,就產(chǎn)生電位。電位是通過懸吊在氯化銀溶液中的銀絲對照參比電極測到的。pH值不同,對應產(chǎn)生的電位也不一樣,通過變送器將其轉(zhuǎn)換成標準4~20mA輸出。

2、E+H溶氧分析儀的工作原理

  水中的氧含量可充分顯示水自凈的程度。對于使用活化污泥的生物處理廠來說,了解曝氣池和氧化溝的氧含量非常重要,污水中溶氧增加,會促進除厭氧微生物以外的生物活動,因而能去除揮發(fā)性物質(zhì)和易于自然氧化的離子,使污水得到凈化。

  測定氧含量主要有三種方法:自動比色分析和化學分析測量,順磁法測量,電化學法測量。水中溶氧量一般采用電化學法測量。麥園污水處理廠采用的是德國E+H公司的COS 4型溶氧傳感器和COM252型溶氧變送器。

  氧能溶于水,溶解度取決于溫度、水表面的總壓、分壓和水中溶解的鹽類。大氣壓力越高,水溶解氧的能力就越大,其關(guān)系由亨利(Henry)定律和道爾頓(Dalton)定律確定,亨利定律認為氣體的溶解度與其分壓成正比。

  以E+H公司的COS 4氧量測量傳感器為例,結(jié)構(gòu)如圖2所示。其中的電極由陰極(常用金和鉑制成)和帶電流的反電極(銀)、無電流的參比電極(銀)組成,電極浸沒在電解質(zhì)如KCl、KOH中,傳感器有隔膜覆蓋,隔膜將電極和電解質(zhì)與被測量的液體分開,因此保護了傳感器,既能防止電解質(zhì)逸出,又可防止外來物質(zhì)的侵入而導致污染和毒化。

  向反電極和陰極之間施加極化電壓,假如測量元件浸入在有溶解氧的水中,氧會通過隔膜擴散,出現(xiàn)在陰極上(電子過剩)的氧分子就會被還原成氫氧根離子:

O2+2H2O+4e-? 4OH-。

電化學當量的氯化銀沉淀在反電極上(電子不足):4Ag+4Cl-? 4AgCl+4e-。

如圖1

如圖2


  對于每個氧分子,陰極放出4個電子,反電極接受電子,形成電流,電流的大小與被測污水的氧分壓成正比,該信號連同傳感器上熱電阻測出的溫度信號被送入變送器,利用傳感器中存儲的含氧量和氧分壓、溫度之間的關(guān)系曲線計算出水中的含氧量,然后轉(zhuǎn)化成標準信號輸出。參比電極的功能是確定陰極電位。

  COS 4溶氧傳感器的響應時間為:3分鐘后達到zui終測量值的90%,9分鐘后達到zui終測量值的99%;zui低流速要求為0.5cm/s。

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