溶解氧测定仪计量过程常见问题讨论
摘要：生物反应池的溶解氧控制是污水处理厂运行中的重要环节之一，溶解
氧这一参数会直接影响污水处理厂的出水水质，以及运行能耗和药剂投加量。

一般，生物池溶解氧的过高或过低都会影响活性污泥的特性和微生物群落。

生物反
应池曝气不足会导致溶解氧过低，出水氨氮和总氮（TN）去除率下降；生物反应
池曝气过量容易使内回流溶解氧过高，对反硝化过程产生不利影响，进而导致碳
源的投加量增加。

曝气过量也会导致鼓风曝气系统能耗的大量浪费，同时不利于
生物除磷。

关键词：溶解氧测定仪；计量；问题
引言
溶解氧（DissolvedOxygen，DO）是最重要的海洋环境监测参数之一。

相比
于传统的碘量滴定方法，基于Clalk电极法和荧光猝灭原理的溶解氧传感器能够
原位在线测定水体氧含量，可大幅提高海洋生态环境监测效率。

在长期使用过程中，溶解氧传感器会发生不同程度的数据漂移，需要定期对其进行校准。

近年来，国内外学者在基于Stern-Volmer方程的传感器校准模型构建，利用亨利系数修
正温盐的影响并用于海水溶解氧平衡浓度的计算、传感器校准控制装置及氧浓度
调节方法研究、基于空气氧含量参比的传感器现场自校准方法等方面都已取得了
一些进展。

总体而言，传感器校准主要包括校准环境营造和基准值获取两个方面。

当前，溶解氧传感器校准普遍采用碘量法作为基准值，但业界在校准环境营造方
面尚未有统一认识。

1曝气控制策略的确定
全厂生物池好氧区总共安装24台在线溶解氧测定仪，即每个曝气控制区都
安装3台在线溶解氧仪，分别位于在每个好氧区水流方向的1／3处、2／3处和
末端。

全厂生物池好氧区总共安装8台在线氨氮测定仪，分别位于后缺氧区的前
端和后好氧区的末端。

两段进水AAO工艺一般要求控制前好氧区的末端溶解氧：
太高容易导致后缺氧区的溶解氧过高、后缺进水的碳源浪费；太低又容易导致氨氮硝化不完全，也会导致后缺氧区的TN去除率降低。

因此，第一曝气控制区采用前好氧区末端在线溶解氧作为主控目标，充分保障后缺氧区的反硝化效果和TN 去除率。

后好氧区的出水水质将直接影响整个污水处理厂的出水水质，同时后缺进水波动会造成需气量的急剧变化。

为了防止控制点过于靠后造成曝气控制的滞后性，第二曝气控制区采用后好氧区2／3处溶解氧作为溶解氧的主控目标，这样既保障了控制的有效性，又避免了进水急剧波动导致控制的滞后性。

此外，后好氧区末端的在线氨氮数据直接影响整个污水处理厂的出水氨氮数据，因此，智能曝气控制系统采用后好氧区末端的在线氨氮测定仪作为水质控制的主控目标。

2检定用水配制
2.1制备无氧水
在制备无氧水时，除了注意比例，使其处于饱和状态外，还应注意在加入微量二价钴盐后，需搅拌均匀使用。

2.2制备饱和溶氧水
在制备饱和溶氧水时，需注入恒温水槽的2/3容积，且应为新鲜蒸馏水；同时应在水槽上加盖多孔塑料浮盖；在调节至所需水温后，加开搅拌和多孔鼓泡器（空气泵）连续曝气60min以上并静止30min后，才可用于仪器计量。

3仪器计量前检查
3.1覆膜电极溶解氧测定仪的检查
除上述需要检查的项目外，还应注意覆膜电极溶解氧测定仪的电极头，其覆膜是否有破损，电解液是否足量，且内部电极是否还需活化。

因此最好在条件允许的情况下，更换新的无破损脏污的覆膜头，并添加足量且未过期的原厂所配电解液，因为各厂家的电解液浓度不一定相同，必须按照使用说明书规定浓度进行添加。

若内部电极脏污情况较严重，就应用仪器专门配置的清洗液浸泡之后再使用。

有些溶解氧测定仪还会配置专用的砂纸，如果探头电极老化情况严重，则需要将清洗、打磨等步骤交替进行，直至其可以恢复正常使用。

3.2荧光法溶解氧测定仪的检查
由于测量原理的不同，荧光法溶解氧测定仪的检查较为简单，但对探头最前
端的传感器罩仍应进行仔细检查。

因为传感器罩上覆盖有一层氧传感膜，其中含
有一些荧光物质，当传感器光学部件中的LED光源发出的蓝光照射到氧传感膜上时，其中的荧光物质会被激发而发出红光。

传感器周围的氧气越多，荧光物质发
射红光的时间就越短，仪器可由此计算出溶解氧的浓度。

在进行检定工作前，观
察探头是否可以正常发出红光和蓝光，即可初步断定电极是否正常。

3.3仪器自校过程
通常溶解氧测定仪在使用前会进行自校（与通常的仪器校准意义不同），在
校准点的选择上，大多数仪器为饱和氧气的单点校准，或是零氧、饱和氧气两点
校准。

但是这样会存在一定限制，因为零氧水、饱和氧水的制作和保存受环境影
响比较大，而有的仪器仅校准一次是无法校准成功的。

所以在标准溶液配制过程
和校准过程中，应减少环境对其产生的影响，例如使用专用的可密封容器、提高
校准时操作速度等，都可减少其误差。

在进行零点测量时，应按照规程要求，持
续15min至数字不再变化时再进行读数，即残余电流引起的零值误差。

还有一类
溶解氧测定仪（包括多参数测定仪中的溶解氧测量模块部分）可以自行设置校准
点进行校准。

建议可以增加一个液温20℃附近的校准点，结合当时实验室空盒气
压表所显示的大气压力，根据规程附录上计算的标准溶解氧值，再用该值进行校准，这样既可以进行单点校准，又可根据当时实际的使用环境条件进行多点校准。

4重现性对比分析
4.1调节方式的重现性对比分析
亚硫酸钠调节方式的重现性较差，不适合用于自动化校准控制。

原因可能是
亚硫酸钠溶液本身不稳定，容易与空气中的氧气分子发生氧化反应，溶液放置时
间和容器密封性等差异都会影响实验结果。

纯氮/氧气调节方式和氮氧混合气体
调节方式的不同实验组间数据重合度较高，两种方法没有显著差异，说明两种方
法的重现性均能够满足自动化校准控制的要求。

理论上，在初始氧浓度相同时鼓
入相同体积的纯氮/氧气，应该具有相同的平衡浓度。

但实际使用的实验装置无
法达到完全密封，且鼓气时长、鼓气比例等无法实现绝对精准控制，使得实验结果存在一定的不确定性。

4.2稳定性对比分析
调节结束后水体氧浓度的稳定维持时长对于传感器校准至关重要。

可稳定维持的时长越长，表明该方法可用于传感器校准的时间窗口越长，记录的实验数据更具代表性，因而更有可能得到准确的校准结果。

稳定性主要包括稳定时长和稳定期间波动范围两个具体指标。

结束语
目前的在线溶解氧测定仪多与台式、便携式溶解氧测定仪相似，进行校准之前也应检查其探头是否完好无损，但由于它所配备的探头较长、较重，在进行检查时应注意不要把探头碰伤，以及探头接线不可弄断；清洗探头顶部脏污时，不要用力过猛或使用比较粗糙的纸擦拭，以防损伤探头；清洗时应将可能会伸入溶液部分的探头位置，包括保护罩等部分都清洗干净，而不是仅清洗顶部，以防对待测液造成不必要的污染；另外使用前一般需进行两点校准。

应注意在室外时温度变化较大较快，要避免长时间的校准过程而导致测量值偏差较大。

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