当前污水处理中的生物处理大多是采用厌氧与好氧相结合的处理工艺，溶解氧在实际的废水生物处理操作中具有举足轻重的作用，这一指标的不合适或波动过大，会迅速导致活性污泥系统受到冲击，进而影响处理效率。因此在实际生化处理工艺中，需严格控制溶解氧的含量。那么什么是溶解氧，测量其浓度有何意义？今天就来了解下相关知识。


01溶解氧(DO)的定义及理解

溶解氧指溶解在水中的氧含量。又称氧饱和值，指水体与大气中氧交换处于平衡时，水体中溶解氧的浓度。在通常的大气压力条件下，饱和溶解氧OS只随水温T而变化，饱和溶解氧还随大气压力而变化，大气压力越低，OS值则越小。饱和溶解氧也随水中的盐度而变化，盐度增高，OS 值减小。

应该说，理论上来讲，当曝气池各点监测到的DO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的水平，而是应用教科书中的做法，把DO控制在1～3mg/L的范围内。究其原因还是因为，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DO控制在1～3mg/L。


但是，实际操作和书面上固定僵化的DO理论值往往是不同的，不能只是依照书面上理论值，还要充分结合实际情况!


从实际情况看，发现在实际运行中，很多情况下将溶解氧控制在1～3mg/L是没有必要的，特别是控制超过3mg/L更是毫无意义，唯一的结果只是导致电能的浪费和出水中含有细小悬浮颗粒。所以，在根据书面理论同时要结合实际情况合理控制溶解氧。


02影响溶解氧的因素


所谓溶解氧就是指溶到水体中的分子氧。水中溶解氧的来源有两个方面，其一是水体和大气平衡状态下溶解到水体中的氧，其二是在水体中进行化学反应、生物化学反应而形成的氧。


溶解氧是水中动物、植物、微生物生存的必要条件，通过溶解氧的测定，可获知水体污染情况，为污水治理和保护提供必要的数据支持和理论指导。


水中溶解氧的含量和很多方面有关，比如：大气压力、水体温度、含盐量等。通常情况下，没有受到污染的水体，溶解氧多呈现饱和状态。


如果水体中的有机物含量比较多，水体生物耗氧速度大于溶解氧的补给速度，则水中溶解氧的含量会逐步降低，如果处理不及时，溶解氧可能降低到零，导致水体中的生物大量死亡，水体发生腐败、发酵等问题，致使水质发生严重恶化。


影响水中溶解氧的因素主要包括两个方面，其一是水中溶解氧下降时形成的耗氧作用，如：好氧有机物降解时会消耗水中的溶解氧;其二是溶解氧增加的复氧作用，比如：空气中氧气的溶解、水中植物自身的光合作用等。在这两种因素的共同作用下，水中溶解氧的含量会发生不同程度的变化。


03溶解氧(DO)过高有什么影响?


以常用的活性污泥系统为例，每天供给曝气池的COD的总量与曝气池中活性污泥的总量之比即为食微比(其中供给的COD可以看作是提供给微生物的食物)，食微比计算公式如下：


F/M=Q*COD/(MLVSS*Va)


式中：F：Food代表食物，进入系统的食物量(BOD)M：Microorganism代表活性物质量(污泥量)


Q：水量，


COD：进出水COD的差值


MLVSS：活性污泥浓度


Va：曝气池容积通常食微比的合适范围为0.1-0.25kgBOD5/kgMLSS.d之间，食微比过高说明微生物食物过剩，曝气池处于高负荷运行状态，食微比过低则曝气池处于低负荷运行状态。


食微比过高与过低会出现什么结果呢?当曝气池处于合适的食微比范围运行时，活性污泥絮体结构良好，沉降性能优良，出水清澈透明。


当曝气池处于高食微比运行状态时，甚至超负荷运行时，由于食物过剩，活性污泥沉降性能变差，出水浑浊，废水中的BOD难以被完全降解


当曝气池处于低食微比运行状态时，由于食物不足，活性污泥容易出现老化现象。


长期低食微比运行，可能导致污泥发生解絮，甚至诱发活性污泥丝状菌膨胀。当活性污泥出现老化现象并引发污泥发生解絮时，活性污泥絮体结构会变得较为松散，出水中会携带很多细小的污泥碎片，导致出水的清澈度下降，水质恶化。


了解完食微比以后，我们来看溶解氧对于处理效果的影响。高溶解氧会加快微生物的代谢作用。


当曝气池处于高食微比运行状态时，维持相对较高的溶解氧是有利的，可加快废水中有机物的降解速率。


当曝气池处于低食微比运行状态时，如果仍然维持较高的溶解氧，由于食物不足，会促使活性污泥内源代谢的加快发生，最终导致活性污泥解絮现象的发生，即通常所说的过曝气现象。


所以，在好氧系统的运行中，溶解氧浓度的控制应与食微比的控制密切相关，高食微比可控制较高的溶解氧浓度，促使有机污染物的有效降解。而相反，当食微比不足时，则应控制相对较低的溶解氧浓度，降低内源代谢的速率，以避免污泥老化及污泥解絮现象的发生，同时也可以降低电耗和节约运行成本。


04溶解氧(DO)的控制


依据及优化主要依据：原水水质(有机物、氮、磷)、活性污泥的浓度、污泥沉降比、pH、温度、食微比(F/M)等进行控制。

当然，书面上给的理论值：一般好氧条件下溶解氧浓度为≥2.0 mg/L,厌氧条件下溶解氧浓度为≤0.2 mg/L,缺氧条件下溶解氧浓度为0.2-0.5 mg/L。具体还是要根据实际情况来把握。


1、原水水质：一般原水中有机物含量越多，微生物分解代谢的耗氧量越多，以及硝化反应等对溶解氧的需求，所以控制溶解氧时要注意进水水量的变化和进水中有机物的含量。


2、活性污泥浓度：在达到去除污染物、并到达排放浓度的情况下要尽量的降低活性污泥的浓度，这对于降低曝气量、减少电力消耗非常有利。同时，在低活性污泥浓度情况下，更要注意不要过度曝气，否则会出现污泥膨胀，使得出水混浊;当然，高的活性污泥浓度需要较高的溶解氧，否则会出现缺氧现象，使得污水处理效果受到抑制。


3、污泥沉降比：过度的曝气会使细小的起泡附着在活性污泥的菌胶团上，导致活性污泥上浮到液面，使得污泥沉降性能变差。在实际操作中应该注意这个问题，特别是发生污泥丝状膨胀时候，更容易导致曝气的细小气泡附着在菌胶团上，继而导致液面出现大量浮渣。


4、pH：通过对活性污泥浓度及微生物等的影响，间接的影响到溶解氧量。所以在污水处理控制时，除了要充分了解调节池功能外，还要与排放单位建立联系，了解污水水质情况，以便投加合适的试剂中和异常的pH。


5、温度：不同温度下，污水中的溶解氧浓度不同，会对活性污泥浓度及微生物等产生影响。低温、高温都会影响水中溶解氧和微生物活性，使得污水处理效率低下。对于北方的低温，通常是建立地下或半地下室或室内处理;对于高温天气，则是通过调节池来调节池内温度进而提高处理效率。


6、食微比(F/M)：食微比越高，越低，需氧量相对就越高，这可以知道我们在水处理过程中通过食微比值来达到节能的目的，即在保证处理效果的前提下，尽量提高食微比，以避免不必要的曝气消耗。


05溶解氧和其他控制指标的关系


1.溶解氧与原水成分的关系溶解氧和原水成分的关系，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，要注意水量和废水中有机物的含量相匹配。


当进水量是平时的1.5倍时，若不调整曝气量的话，会出现曝气池出水溶解氧过低，有时甚至会低于0.5mg/L，不利于活性污泥发挥高效率处理效果。如果进水流量没有增加，但是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，继而出现曝气池出水溶解氧过低的现象。原水中一些特殊成分的存在，同样也会影响充氧效果。比如水中洗涤剂的存在、使得曝气池液面存在隔绝大气的隔离层，进而影响曝气效果的提升。


2.溶解氧与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，要达到去除污染物，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，需注意不要过度曝气，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，这样对二沉池的出水不利。


通常可以看到二沉池出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.溶解氧与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。主要会出现以下2种情况：


过度曝气容易使细小的空气气泡附着在活性污泥的菌胶团上，导致活性污泥上浮到液面而产生浮渣。


活性污泥的压缩性变差，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着在菌胶团上，继而导致液面产生大量浮渣。