水中的溶解氧一般在什么范围(详解溶解氧（DO）)

Posted 2023-05-30

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水中的溶解氧一般在什么范围(详解溶解氧（DO）)

活性污泥吸附分解有机污染物质，最终把污水转变成洁净的水排出系统。这个过程中，活性污泥必须处于好氧状态，为了检测活性污泥是否处于好氧状态，污水日常监测引入溶解氧DO，今天我们就来聊聊什么是DO。

书面定义及实践操作的理解

溶解氧(DO)：英文名（Dsslover Oxygen）是指溶解于水中的分子状态的氧，以每升水中氧的毫克数表示。溶解氧在实际的污水、废水处理操作中具有举足轻堂的作用，这一指标的恶化或波动过大，往往也会迅速的导致活性污泥系统的稳定性大幅波动，自然对处理效率的影响也非常明显

水中溶解氧的含量，与水温、气压、溶质(如盐分等）和大气中氧的分压有直接关系。水中溶解氧的量随水温升高而减少，随氧分压升高而增加，随盐度升高而越少。

溶解氧的含量能够反映出水体的污染程度，是用于衡最水体污染的一个重要指标。越是干净的水，所含溶解氧就越多，而污染越厉害，水中的溶解氧就越少。水中生物所需的氧气全靠溶解氧来供应，有机物的分解和氧化还原反应等都需溶解氧，所以溶解氧是水体实现净化的重要条件。

理论上来讲，当曝气池各点监测到的溶解氧值略大于 0 (如0.01mg/L) 时，可以理解为充氧正好满足活性污泥中微生物对溶解氧的要求。但是，事实上我们还是没有简单的将溶解氧控制在大于0( 如0.01mg/L) 的水平，而是运用教科书中通常的做法，即曝气池出水溶解氧控制在 1~3mg/L的范围内。究其原因还是因为，就整个曝气池而言，溶解氧的分布和各曝气池区域内的溶解氧需求是不一样的。为了保守的稳定活性污泥在分解有机物或自身代谢过程中对溶解氧的需求，才将曝气池出水溶解氧控制在1~3mg/L的范围内。但是，实际运行中发现，很多情况下将溶解氧控制在I~3mg/L的范围内也是没有必要的，特别是溶解氧控制值超过 3mg/L更是毫无意义，唯一的结果只能是浪费电能及导致出水含有细小悬浮颗粒。所以，合理又节能的溶解氧控制范围在2.0mg/L左右即可。

溶解氧的检测

溶解氧的监测就监测场所分为两种，即实验室监测和现场监测。由于实验室监测受样品沿途的影响，监测数据就不够准确并监测方法复杂不易控制。所以，溶解氧的监测常常是运用在线检测仪器或便携式溶解氧检测仪进行的。

在检测中需要注意检测点在曝气池范围内的位置概念，避免监测到不具代表性的数据。正确的检测方法应该是将整个曝气池划分成若干区域，就整个区域范围的溶解氧监测值进行统计分析，用以摸清本系统的不同阶段和时间点的溶解氧分布，这样对后续系统的整体把握非常有益，也能有助于我们对一些系统的活性污泥故降分析提供参考。在不具备这样的检测条件的情况下，也可以通过监测曝气池出口端的溶解氧作为活性污泥系统对有机物降解进程的最终结果判断。

就季节性方面充氧效果对溶解氧的影响，通常可以看到这样的现象、即在相同条件下（这里的相同条件主要是指相同的进水浓度、水质成分、活性污泥浓度等活性污泥工艺控制条件），冬季充氧效果要明显优于夏季。主要原因是冬季水温较低，溶解氧的饱和度高，相反，在夏季溶解氧的饱和度低。所以能够在冬季肴到全程曝气的恃况，曝气池的溶解氧能到7. 0mg/ L 左右，而在夏季相同悄况下最多到5. 0mg/ L 左右。正确认识这一现象有助于我们在整个活性污泥工艺控制中起到整体判断和系统故障综合分析的作用。

溶解氧在曝气池的正常分布状态示意

从图中可以发现，曝气池首端溶解氧通常很低，主要原因还是因为废水在曝气首端的高速流入，导致曝气设备无法在瞬间就将足够的溶解氧充入水体。即曝气设备在曝气池首端对水体的曝气是非连续性的，而是瞬间性的，这种现象只表现在曝气池的首端，在曝气池方向向后延伸的过程中水体被重复曝气的次数是迅速增加，这也是曝气池后端出水溶解氧偏高的原因。

认识到这一点的话，就不会在曝气池前端测得的溶解氧时感到困惑了，相反它是正常现象。另外一个层面上，曝气池首端随着活性污泥的回流进入，此区域活性污泥更多的是发挥快速吸附作用来迅速去除水体有机物及其他污染物，所以对溶解氧的迫切要求就显得不太明显了。

而在曝气池中部溶解氧的检测值也不是太高，对于这种现象，在分析的时候重点是要知道这里的曝气池溶解氧不能升高不是曝气不足，也不是像曝气池首端一样水体曝气频率过低，而是由于曝气池中段是活性污泥通过代谢分解有机物的重点部位，对应的游离氧消耗最大，所以会出现曝气池混合液在曝气池中段溶解氧偏低的现象。

再来看看曝气池末端，在这个位置检测到的溶解氧往往是在整个曝气池是最高的，在认识这个问题的时候还是要根据活性污泥在曝气池不同位置的特性来观察。通过整个曝气池池长的活性污泥对进水有机物的吸附分解，到达曝气池末端的时候有机物分解已进人尾声阶段。末端曝气池混合液除了活性污泥自身代谢需消耗的一定量游离的溶解氧外，分解有机物所需的游离态溶解氧受曝气池末端剩余可分解有机物所剩无几的影响，自然对这部分的游离态溶解氧需求甚少。所以会发现曝气池末端溶解氧在整个曝气池范围内的值是最高的。

以上对曝气池各位置的溶解氧分布说明作了简单的介绍，目的也是为了让大家能够了解到曝气池溶解氧分布不匀的原因所在，以便对系统出现的现象有个正确的判断，给综合判断系统故障提供参考。

溶解氧和其他控制指标的关系及联合分析方法

(I ) 溶解氧和原水成分的关系。溶解氧和原水成分的关系，在理解上重点是原水成分中有机物含量和溶解氧的关系，具体表现在原水中有机物含量越多，微生物为代谢分解这些有机物所需消耗的溶解氧就越多，相反就越少了。所以在控制曝气的时候，要注意进流水量和进流污水、废水有机物的含量，前者也往往被忽视掉，因为当进水量是平时的 1. 5 倍时，曝气量如果不调整的话，往往会出现曝气池出流废水溶解氧的过度低下，有时甚至会低于 0. 5mg/L,这样对活性污泥发挥高效率处理效果是不利的，而这一点往往被操作人员忽视。在进流水量明显增大的情况下，操作人员往往只看到结果，而忽略了为什么会发生溶解氧低下，甚至于增加曝气量也不见溶解氧升高的现象。所以，因为不知道是什么原因．自然不知道采取何种措施为好；同样如果进流污水、废水流量没有增加，但是污水、废水中有机物浓度过高时，同样也会出现对溶解氧需求增大，继而出现曝气池出流水溶解氧过低的现象。这个现象的发现并确认，尚需要通过实验室检测才能有效判断，这对操作人员的要求和技能提出了更高的要求。

另外，原水中一些特殊成分的存在，同样也会影响充氧效果，比如水中的洗涤剂的存在，使得曝气池液面存在隔绝大气的隔离层，由此，对曝气效果的提升也就存在影响了。

( 2 ) 溶解氧和活性污泥浓度的关系。溶解氧和活性污泥浓度的关系还是比较密切的，通常看到的是高活性污泥浓度对溶解氧的需求明显高于低活性污泥浓度对溶解氧的需求。所以，在达到去除污染物、并达到排放浓度的情况下，要尽量降低活性污泥的浓度，这对降低曝气量、减少电力消耗是非常有利的。同时，在低活性污泥浓度情况下，更要注意不要过度曝气，以免出现溶解氧过高，对仅有的活性污泥出现过度氧化现象，这样对二沉池的放流出水不利。通常可以看到二沉池出流水中夹杂较多的未沉降颗粒流出，这就是被氧化的活性污泥解体后分解在放流出水中的缘故。同样高活性污泥浓度对溶解氧的需求是很高的，不能不加控制的将活性污泥浓度一直升高，这样会出现供氧跟不上而出现缺氧现象，自然，活性污泥的处理效果也就受到抑制了。

( 3 ) 溶解氧和活性污泥沉降比的关系。溶解氧和活性污泥沉降比的关系，可以理解为溶解氧对活性污泥沉降性的影响，在以下几个方面需要注意。首先是过度曝气容易使细小的空气气泡附若在活性污泥的菌胶团上，导致活性污泥上浮到液面，在曝气池就可以看到有液面浮渣了。在做沉降实验的时候，就更有可能发现活性污泥絮凝后不能沉降或悬浮在水体中的现象。同时，活性污泥的压缩性也变差了。在实际操作中应该注意这个问题，特别是活性污泥发生丝状菌膨胀的时候，更加容易导致曝气的细小气泡附若在菌胶团上，继而导致液面产生大量浮渣。

溶解氧对硝化的影响

对于活性污泥法的供氧问题有很多研究，在活性污泥法中存在溶解氧临界浓度概念，高于这一浓度，溶解氧对生化反应速度不产生影响，当溶解氧超过0.5mg/L时，活性污泥对氧的利用速度与溶解氧无关。文献指出，许多研究者认为，以1mg/L溶解氧作为混合液的标准溶解氧是妥当的。在确定混合液溶解氧临界浓度这一问题上，不同研究者得出不同的结果，从0.2~0.5mg/L到2~3mg/L，溶解氧临界值取决于绒粒的大小、氧利用率的高低以及硝化程度等因素。溶解氧增高能够促进NO3-N的形成。据研究，当溶解氧超过5mg/L时，硝酸盐将以4.2mg/(L·h)的速度生成。文献也提出活性污泥系统的临界浓度一般为0.5~2mg/L，视活性污泥法类型及废水性质而异。在实际工作中，常采用溶解氧约2mg/I。，如果是硝化反应器中的溶解氧，至少要有2mg/L以上。

溶解氧对反硝化的影响

国内文献中关于溶解氧对反硝化的影响，有观点认为反硝化菌是兼性细菌，既可进行有氧呼吸，也可进行无氧呼吸，当同时存在分子态氧和硝酸盐时优先进行有氧呼吸，这是因为有氧呼吸将产生较多的能量，为了保证反硝化的顺利进行，必须保持缺氧状态。微生物从有氧呼吸转变为无氧呼吸关键是合成无氧呼吸的酶。在纯培养研究中发现，分子态氧的存在会抑制这类酶的合成。纯培养物从好氧状态转换到缺氧状态，这类酶的合成需2~3h。在活性污泥中，即使在有氧条件下，也存在这种酶，这是因为氧在活性污泥絮体中的传递使絮体中存在缺氧环境。

在纯培养条件下，0.2mg/L的溶解氧即可使反硝化过程停止进行。而在活性污泥系统中，使反硝化过程停止进行的溶解氧浓度可提高到0.3~1.5mg/L（颜胖子注：菌胶团的溶氧梯度），热力学数据表明，含碳有机物好氧生物氧化时产生的能量高于厌氧反硝化时产生的能量。这表明生物反硝化需要保持严格的缺氧条件，溶解氧对反硝化过程有抑制作用，主要是因为氧会与硝酸盐竞争电子供体，同时分子态氧也会抑制硝酸盐还原酶的合成及其活性。

根据溶解氧对反硝化抑制作用的对比试验结果表明，当溶解氧为零时，硝酸盐的去除率为100%，而溶解氧为0.2mg/L时，则无明显的反硝化作用。一般认为，活性污泥系统中，溶解氧应保持在0.5mg/L以下，才能使反硝化反应正常进行，另外有观点认为，溶解氧在0.5~1.0mg/I时，硝化反应和反硝化反应同时发生。

所以，应将运行条件控制为减少碳源在曝气阶段消耗的量，将碳源留在搅拌阶段(反硝化反应阶段)供给反硝化菌使用，因此控制溶解氧是必要的。

总结

从活性污泥物理学的角度来看，由于氧扩散的限制，微生物絮体内产生溶解氧梯度，微生物絮体的外表面氧较高，以好氧菌、硝化菌为主，深入絮体内部氧受阻及外部氧的大量消耗，产生缺氧区，反硝化菌占优势，因此将曝气池内溶解氧控制在较低水平将可能提高缺氧微环境所占比例，从而促进反硝化作用。并且F/M值较低的情况下，如果溶解氧较高，整个微生物絮体都保持好氧状态，不利于反硝化菌的脱氮反应。正如前文提到，在有分子态溶解氧存在时，反硝化菌利用分子氧作为最终电子受体，氧化分解有机物，只有在无分子态氧情况下，才利用硝酸盐或亚硝酸盐作为能量代谢中的电子受体，有机物作为碳源及电子供体提供能量并得到氧化稳定。