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水質(zhì)分析儀在城市垃圾污水處理中的應用

更新時(shí)間：2009-06-16 點(diǎn)擊次數：1696

水質(zhì)分析儀在城市垃圾污水處理中的應用

一、前言

　　隨著(zhù)近年來(lái)我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，城市的工業(yè)和生活垃圾大量增加，目前對垃圾進(jìn)行處理的主要方法是衛生填埋，而進(jìn)行填埋都是露天作業(yè)，垃圾經(jīng)壓實(shí)后，隨著(zhù)垃圾中生物的分解及遇到雨雪天氣時(shí)，雨水和雪水滲入填埋區，會(huì )產(chǎn)生垃圾滲濾液。滲濾液屬高濃度有機廢水，濃度值變化范圍大，其中含碳氫化合物、硝酸鹽、硫酸鹽及微量銅、鎘、鉛等重金屬離子，細菌指標很高，如不進(jìn)行處理直接排入水體，將嚴重污染當地的水環(huán)境。為了保護水環(huán)境，必須加強對污水排放的監測。檢測點(diǎn)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)境監測起著(zhù)至關(guān)重要的作用，本文結合某一污水處理廠(chǎng)的設計談?wù)勥@方面體會(huì )。

二、水質(zhì)分析儀的工作原理

污水處理廠(chǎng)使用的分析儀有兩種：pH計和溶氧分析儀。
1、pH計的工作原理
　　水的pH值隨著(zhù)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(shí)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。
　　水在化學(xué)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為底的對數的負數：pH=-log，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值通常用電位法測量，通常用一個(gè)恒定電位的參比電極和測量電極組成一個(gè)原電池，原電池電動(dòng)勢的大小取決于氫離子的濃度，也取決于溶液的酸堿度。該廠(chǎng)采用了CPS11型pH傳感器和CPM151型pH變送器。具體結構如圖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(diǎn)。當玻璃探頭和氫離子接觸時(shí)，就產(chǎn)生電位。電位是通過(guò)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(guò)變送器將其轉換成標準4～20mA輸出。

2、溶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?。對于使用活化污泥的生物處理廠(chǎng)來(lái)說(shuō)，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(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)分析測量，順磁法測量，電化學(xué)法測量。水中溶氧量一般采用電化學(xué)法測量。麥該廠(chǎng)采用了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(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，亨利定律認為氣體的溶解度與其分壓成正比。

　　以COS 4氧量測量傳感器為例，結構如圖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(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，隔膜將電極和電解質(zhì)與被測量的液體分開(kāi)，因此保護了傳感器，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(huì )通過(guò)隔膜擴散，出現在陰極上（電子過(guò)剩）的氧分子就會(huì )被還原成氫氧根離子：　　　　　　　　　
O2+2H2O+4e-® 4OH-。
電化學(xué)當量的氯化銀沉淀在反電極上（電子不足）：4Ag+4Cl-® 4AgCl+4e-。
對于每個(gè)氧分子，陰極放出4個(gè)電子，反電極接受電子，形成電流，電流的大小與被測
圖1 pH測量電極（左）和參比電極（右）的結

圖2 三電極COS溶氧傳感器結構圖

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(xiàn)計算出水中的含氧量，然后轉化成標準信號輸出。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(shí)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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