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污水處理中應(yīng)用pH計(jì)和溶氧儀的工作原理

2014-9-18  閱讀(2386)

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1.1 pH計(jì)的工作原理

任何溶液的酸堿度都可以用氫離子濃度來(lái)表示,。由于水本身具有電離作用,,當(dāng)22℃時(shí)每升純水含有10-7克的[H+],,而氫的原子量和原子價(jià)都是1,,所以每升純水含有l(wèi)0-7克當(dāng)量的[H+],,由于純水中的[H+]是由于水分子本身離解產(chǎn)生,,即:

H2O=H++OH-

純水呈中性,,即兩種離子濃度相等,,[H+]=[OH-],其乘積為定溫常數(shù),,稱(chēng)為離子積K水,。

K水=[H+][OH-]=10-7*10-7=10-14

上式適用于任何酸堿性溶液,即任何一種水溶液,,其中[H+][OH-]積都等于10-14 ,。例如在某種水溶液中[H+]=10-3,則[OH-]必然為10-11 ,,因此對(duì)于任何一種水溶液,,只要知道[H+],則[OH-]就很容易求得,,通常用氫離子濃度的常用對(duì)數(shù)的負(fù)值來(lái)定義pH,,表示為:pH=-lg[H+],

因此中性溶液的pH值等于7,。如果有過(guò)量的氫離子,,則pH值小于7,溶液呈酸性,;反之,氫氧根離子過(guò)量,,則溶液呈堿性,。

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(duì)生物的繁殖和生存有很大影響,,同時(shí)還嚴(yán)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值通常用電位法測(cè)量,常用一個(gè)恒定電位的參比電極和測(cè)量電極組成一個(gè)原電池,,原電池電動(dòng)勢(shì)的大小取決于氫離子的濃度,,也取決于溶液的酸堿度。型沉人式pH計(jì),。該儀表測(cè)量電極采用特殊的對(duì)pH反應(yīng)靈敏的玻璃電極,,它具有測(cè)量精度高、抗干擾性好等特點(diǎn),。當(dāng)它浸人被測(cè)溶液時(shí),,被測(cè)溶液中氫離子與電極球泡表面水化層中的氫離子平衡,同時(shí)玻璃球內(nèi)外的溶液和電極球泡內(nèi)壁的水化層產(chǎn)生電位差,,玻璃電極內(nèi)部充有pH值固定的緩沖溶液,,引出電極浸人內(nèi)溶液中形成半電池,,與甘汞電極中浸人在飽和氯化鉀溶液中形成的半電池同時(shí)引人轉(zhuǎn)換器進(jìn)行測(cè)量。pH值不同,,對(duì)應(yīng)產(chǎn)生的電位也不一樣,,通過(guò)變送器將其轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)4-20mA輸出。

1.2 溶解氧分析儀的工作原理

水中的氧含量可充分顯示水自?xún)舻某潭?。?duì)于使用活化污泥的生物處理廠來(lái)說(shuō),,了解曝氣池的氧含量非常重要,污水中溶氧增加,,會(huì)促進(jìn)除厭氧微生物以外的生物活動(dòng),,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(cè)定氧含量主要有三種方法:自動(dòng)比色分析和化學(xué)分析測(cè)量,,順磁法測(cè)量,電化學(xué)法測(cè)量,。水中溶氧量一般采用電化學(xué)法測(cè)量,。

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(lèi)。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(rèn)為氣體的溶解度與其分壓成正比,。

氧量測(cè)量傳感器由陰極(常用金和鉑制成)和帶電流的反電極(銀),、無(wú)電流的參比電極(銀)組成,電極浸沒(méi)在電解質(zhì)如KCl,、KOH中,,傳感器有隔膜覆蓋,覆膜將電極和電解質(zhì)與被測(cè)量的液體分開(kāi),,只有溶解氣體能滲透覆膜,,因此保護(hù)了傳感器,既能防止電解質(zhì)逸出,,又可防止外來(lái)物質(zhì)的侵人而導(dǎo)致污染和毒化,。

向反電極和陰極之間施加極化電壓,假如測(cè)量元件浸人在有溶解氧的水中,,氧會(huì)通過(guò)隔膜擴(kuò)散,,出現(xiàn)在陰極上(電子過(guò)剩)的氧分子就會(huì)被還原成氫氧根離子[OH-]。電化學(xué)當(dāng)量的氯化銀沉淀在反電極上(電子不足),,對(duì)于每個(gè)氧分子,,陰極放出4個(gè)電子,,反電極接受電子,形成電流:4Ag+4Cl-=4AgCl+4e-,。

電流的大小與被測(cè)污水的氧的分壓成正比,,該信號(hào)連同傳感器上熱電阻測(cè)出的溫度信號(hào)被送人變送器,利用傳感器中存儲(chǔ)的含氧量和氧分壓,、溫度之間的關(guān)系曲線計(jì)算出水中的含氧量,,然后轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出。參比電極的功能是確定陰極電位,。

2.1 pH計(jì)的特點(diǎn)

pH電極上的玻璃隨著時(shí)間推移會(huì)逐漸老化,,梯度(單位pH值變化所引起的電極輸出電位的變化值)惡化,花費(fèi)較長(zhǎng)時(shí)間才能達(dá)到穩(wěn)定電位,。一般電極的使用壽命可達(dá)兩年,。另外,溫度對(duì)老化也有較大影響,,100℃下貯存幾周的老化程度相當(dāng)于室溫下貯存一年的老化程度,。

pH計(jì)具有測(cè)量準(zhǔn)確、可靠性高,、安裝及維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn),,同時(shí)對(duì)污染也較敏感,需要經(jīng)常標(biāo)定,,一般每隔一個(gè)到一個(gè)半月標(biāo)定一次,,每?jī)赡旮鼡Q一次電極。

2.2 溶氧儀的特點(diǎn)

溶氧儀具有安裝方便,,標(biāo)定周期長(zhǎng)(3~4個(gè)月),對(duì)其他物質(zhì)不敏感等特點(diǎn),,并且能監(jiān)測(cè)覆膜和探頭內(nèi)電解質(zhì)的使用情況,,一般每一至三年更換一次電解質(zhì)和覆膜。

3 安裝及維護(hù)

3.1 pH計(jì)的安裝和維護(hù)

pH計(jì)的安裝方式有流通式和浸人式兩種,。污水處理廠一般選用的是浸人式安裝,,如該污水處理廠的pH計(jì)安裝在沉砂池的出口溢流槽內(nèi),此處的pH值較具有代表性,,且水流平穩(wěn),,對(duì)pH計(jì)不會(huì)造成大的沖擊。

定期的維護(hù)有助于儀表的準(zhǔn)確測(cè)量和延長(zhǎng)儀表的使用壽命,。應(yīng)當(dāng)注意傳感器和變送器之間的電纜不能受潮,,否則電極的高阻低壓信號(hào)將無(wú)法傳送至變送器。若電極不測(cè)量時(shí),,應(yīng)將黃色保護(hù)套管套上,,它能使電極處于濕潤(rùn)狀態(tài),,有利于延長(zhǎng)電極的使用壽命。每隔一個(gè)月左右,,應(yīng)對(duì)電極進(jìn)行清洗,,先用柔和的水流噴洗附著物,再將電極浸泡于清洗液中一段時(shí)間,,而后用清水洗凈,。傳感器支架也應(yīng)清洗。每次清洗之后,,要用緩沖劑溶液進(jìn)行標(biāo)定,,目前國(guó)產(chǎn)的pH標(biāo)定液中,pH=4的還可以,,pH=7的不夠準(zhǔn)確,,將會(huì)影響標(biāo)定結(jié)果。所以使用生產(chǎn)廠家的標(biāo)定液,,生產(chǎn)廠家一般提供兩瓶標(biāo)準(zhǔn)溶液,,一瓶pH值等于7,用于標(biāo)定儀表零點(diǎn),;一瓶pH值等于4,,用于標(biāo)定儀表的信號(hào)輸出斜率。

 3.2 溶氧儀的安裝和維護(hù)

溶氧儀一般采用浸入式安裝,,在此應(yīng)注意,,一般選用原廠的安裝支架。廠家配帶的安裝支架為不銹鋼制成,,帶有調(diào)節(jié)鋼絲繩,,通過(guò)調(diào)整鋼絲繩長(zhǎng)度可以改變傳感器的浸入深度,支架上的引導(dǎo)管保證了傳感器始終處于垂直位置,。支架部分都經(jīng)過(guò)特殊設(shè)計(jì),,它可以將水面的波動(dòng)傳至浸入管,從而引起浸入管的輕微振動(dòng),,使得通過(guò)浸入管在探頭的表面產(chǎn)生一個(gè)附加的清洗效果,。有的用戶(hù)為了減少投資,自己制作安裝支架,,雖然也可以使用,,但要注意保證浸人管和傳感器之間的密封。如果密封不嚴(yán),,污水滲人,,使得電纜和傳感器的連接處長(zhǎng)期浸泡在污水中,容易造成傳感器的損壞;有的甚至不做安裝支架,,直接將傳感器投入水中,,這樣在傳感器和電纜之間會(huì)形成較大的拉力,傳感器更容易損壞,。

溶解氧探頭每周應(yīng)用水輕輕清洗,,發(fā)現(xiàn)覆膜損壞應(yīng)及時(shí)更換,電解液受污染也應(yīng)及時(shí)更換,。當(dāng)污水中含有H2S,、NH3 、苯或酚這些成份時(shí),,對(duì)覆膜會(huì)造成損害,。在這種場(chǎng)合下必須經(jīng)常更換膜頭。判斷探頭中電極的好壞只需看顏色即可,,參考電極應(yīng)是黑灰色,,陰極(金電極)應(yīng)呈黃色,而反電極必須發(fā)亮,,否則應(yīng)進(jìn)行清洗或再生,。

隨著我國(guó)對(duì)水資源保護(hù)的日益重視,污水的凈化處理顯得越來(lái)越重要,,而與之配套的處理過(guò)程所需的檢測(cè)儀表是*的,。水質(zhì)分析儀作為污水處理行業(yè)中zui重要的儀表,除了選型和安裝正確以外,,定期的維護(hù)和標(biāo)定也十分重要,,而且是使儀表能夠真正發(fā)揮作用的關(guān)鍵所在。

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