水業(yè)廢水水處理中應(yīng)用pH計和溶氧儀的工作原理
怎么在污水處理中應(yīng)用pH計和溶氧儀的工作原理1.1 pH計的工作原理任何溶液的酸堿度都可以用氫離子濃度來表示。由于水本身具有電離作用,當(dāng)22℃時每升純水含有10-7克的[H+],而氫的原子量和原子價都是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數(shù)的負(fù)值來定義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(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值通常用電位法測量,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。型沉人式pH計。該儀表測量電極采用特殊的對pH反應(yīng)靈敏的玻璃電極,它具有測量精度高、抗干擾性好等特點(diǎn)。當(dāng)它浸人被測溶液時,被測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引人轉(zhuǎn)換器進(jìn)行測量。pH值不同,對應(yīng)產(chǎn)生的電位也不一樣,通過變送器將其轉(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,了解曝氣池的氧含量非常重要,污水中溶氧增加,會促進(jìn)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(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。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(rèn)為氣體的溶解度與其分壓成正比。氧量測量傳感器由陰極(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,覆膜將電極和電解質(zhì)與被測量的液體分開,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,假如測量元件浸人在有溶解氧的水中,氧會通過隔膜擴(kuò)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[OH-]。電化學(xué)當(dāng)量的氯化銀沉淀在反電極上(電子不足),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:4Ag+4Cl-=4AgCl+4e-。電流的大小與被測污水的氧的分壓成正比,該信號連同傳感器上熱電阻測出的溫度信號被送人變送器,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(biāo)準(zhǔn)信號輸出。參比電極的功能是確定陰極電位。2.1 pH計的特點(diǎn)pH電極上的玻璃隨著時間推移會逐漸老化,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)較長時間才能達(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計具有測量準(zhǔn)確、可靠性高、安裝及維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn),同時對污染也較敏感,需要經(jīng)常標(biāo)定,一般每隔一個到一個半月標(biāo)定一次,每兩年更換一次電極。2.2溶氧儀的特點(diǎn)溶氧儀具有安裝方便,標(biāo)定周期長(3~4個月),對其他物質(zhì)不敏感等特點(diǎn),并且能監(jiān)測覆膜和探頭內(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計的安裝和維護(hù)pH計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pH計不會造成大的沖擊。定期的維護(hù)有助于儀表的準(zhǔn)確測量和延長儀表的使用壽命。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將無法傳送至變送器。若電極不測量時,應(yīng)將黃色保護(hù)套管套上,它能使電極處于濕潤狀態(tài),有利于延長電極的使用壽命。每隔一個月左右,應(yīng)對電極進(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,通過調(diào)整鋼絲繩長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)過特殊設(shè)計,它可以將水面的波動傳至浸入管,從而引起浸入管的輕微振動,使得通過浸入管在探頭的表面產(chǎn)生一個附加的清洗效果。有的用戶為了減少投資,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)及時更換,電解液受污染也應(yīng)及時更換。當(dāng)污水中含有H2S、NH3、苯或酚這些成份時,對覆膜會造成損害。在這種場合下必須經(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。隨著我國對水資源保護(hù)的日益重視,污水的凈化處理顯得越來越重要,而與之配套的處理過程所需的檢測儀表是*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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