怎么在污水處理中應用pH計/酸度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(lái)表示。由于水本身具有電離作用，當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l0-7克當量的[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，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的負值來(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(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。

　　pH值通常用電位法測量，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。型沉人式pH計。該儀表測量電極采用特殊的對pH反應靈敏的玻璃電極，它具有測量精度高、抗干擾性好等特點(diǎn)。當它浸人被測溶液時(shí)，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(shí)玻璃球內外的溶液和電極球泡內壁的水化層產(chǎn)生電位差，玻璃電極內部充有pH值固定的緩沖溶液，引出電極浸人內溶液中形成半電池，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)引人轉換器進(jìn)行測量。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。

　　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�。對于使用活化污泥的生物處理廠(chǎng)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。

　　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。

　　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(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)與被測量的液體分開(kāi)，只有溶解氣體能滲透覆膜，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)的侵人而導致污染和毒化。

　　向反電極和陰極之間施加極化電壓，假如測量元件浸人在有溶解氧的水中，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[OH-]。電化學(xué)當量的氯化銀沉淀在反電極上（電子不足），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：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(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。

　　2.1 pH計的特點(diǎn)：

　　pH電極上的玻璃隨著(zhù)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，花費較長(cháng)時(shí)間才能達到穩定電位。一般電極的使用壽命可達兩年。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于室溫下貯存一年的老化程度。

　　pH計具有測量準確、可靠性高、安裝及維護方便等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)對污染也較敏感，需要經(jīng)常標定，一般每隔一個(gè)到一個(gè)半月標定一次，每?jì)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，標定周期長(cháng)（3~4個(gè)月），對其他物質(zhì)不敏感等特點(diǎn)，并且能監測覆膜和探頭內電解質(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：

　　3.1 pH計的安裝和維護：

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

　　定期的維護有助于儀表的準確測量和延長(cháng)儀表的使用壽命。應當注意傳感器和變送器之間的專(zhuān)用電纜不能受潮，否則電極的高阻低壓信號將無(wú)法傳送至變送器。若電極不測量時(shí)，應將黃色保護套管套上，它能使電極處于濕潤狀態(tài)，有利于延長(cháng)電極的使用壽命。每隔一個(gè)月左右，應對電極進(jìn)行清洗，先用柔和的水流噴洗附著(zhù)物，再將電極浸泡于清洗液中一段時(shí)間，而后用清水洗凈。傳感器支架也應清洗。每次清洗之后，要用緩沖劑溶液進(jìn)行標定，目前國產(chǎn)的pH標定液中，pH=4的還可以，pH=7的不夠準確，將會(huì )影響標定結果。所以最好使用生產(chǎn)廠(chǎng)家的標定液，生產(chǎn)廠(chǎng)家一般提供兩瓶標準溶液，一瓶pH值等于7，用于標定儀表零點(diǎn)；一瓶pH值等于4，用于標定儀表的信號輸出斜率。

　　3.2 溶氧儀的安裝和維護

　　溶氧儀一般采用浸入式安裝，在此應注意，一般最好選用原廠(chǎng)的安裝支架。廠(chǎng)家配帶的安裝支架為不銹鋼制成，帶有調節鋼絲繩，通過(guò)調整鋼絲繩長(cháng)度可以改變傳感器的浸入深度，支架上的引導管保證了傳感器始終處于垂直位置。支架部分都經(jīng)過(guò)特殊設計，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，污水滲人，使得專(zhuān)用電纜和傳感器的連接處長(cháng)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。

　　溶解氧探頭每周應用水輕輕清洗，發(fā)現覆膜損壞應及時(shí)更換，電解液受污染也應及時(shí)更換。當污水中含有H2S、NH3、苯或酚這些成份時(shí)，對覆膜會(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，參考電極應是黑灰色，陰極（金電極）應呈黃色，而反電極必須發(fā)亮，否則應進(jìn)行清洗或再生。

　　隨著(zhù)我國對水資源保護的日益重視，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)程所需的檢測儀表是必不可少的。水質(zhì)分析儀作為污水處理行業(yè)中最重要的儀表，除了選型和安裝正確以外，定期的維護和標定也十分重要，而且是使儀表能夠真正發(fā)揮作用的關(guān)鍵所在。