溶(rong)解(jie)氧（DO）是工業廢水(shui)生(sheng)物(wu)處(chu)理(li)工藝的核心(xin)控(kong)制(zhi)參(can)數，其(qi)含(han)量(liang)直(zhi)接(jie)決定(ding)微(wei)生(sheng)物(wu)活性(xing)、汙(wu)染(ran)物降(jiang)解效(xiao)率及(ji)處(chu)理(li)出水(shui)水(shui)質(zhi)。然(ran)而(er)，工(gong)業廢水(shui)成(cheng)分(fen)復(fu)雜(za)，含有的重金屬離(li)子(zi)、表面(mian)活性(xing)劑(ji)、還原性(xing)有機物(wu)、硫(liu)化(hua)物等幹擾(rao)物質(zhi)，會(hui)嚴(yan)重影(ying)響溶(rong)解(jie)氧監測的準確(que)性(xing)。本(ben)文以(yi)某化(hua)工園(yuan)區(qu)綜合(he)廢水(shui)處(chu)理(li)廠為(wei)例(li)，系統(tong)闡述(shu)抗(kang)幹擾(rao)便攜(xie)式(shi)溶(rong)解(jie)氧分(fen)析儀(yi)的應用(yong)場(chang)景、技術(shu)原理(li)及監測效(xiao)果(guo)，為(wei)復(fu)雜(za)水(shui)質(zhi)下(xia)的溶(rong)解(jie)氧精(jing)準監測提(ti)供(gong)科學參(can)考。
該(gai)化(hua)工園(yuan)區(qu)涵(han)蓋農(nong)藥(yao)、染(ran)料(liao)、醫藥(yao)中(zhong)間體(ti)等多個行(xing)業，綜合(he)廢水(shui)處(chu)理(li)廠設(she)計(ji)處(chu)理(li)規模為(wei)5000m³/d，采(cai)用“預處理(li)+厭氧(yang)水(shui)解(jie)+好(hao)氧(yang)生(sheng)化(hua)+深度(du)處(chu)理(li)"的工藝路(lu)線(xian)。好(hao)氧生化(hua)池作(zuo)為(wei)汙(wu)染(ran)物降(jiang)解的關鍵單元(yuan)，需(xu)將溶(rong)解(jie)氧濃(nong)度(du)嚴(yan)格(ge)控(kong)制(zhi)在2~4mg/L，溶(rong)解(jie)氧過(guo)高(gao)會(hui)增(zeng)加能耗(hao)，過低(di)則(ze)會(hui)導(dao)致厭(yan)氧(yang)狀態(tai)，影(ying)響微(wei)生(sheng)物(wu)對(dui)COD、氨氮(dan)等汙(wu)染(ran)物的去除(chu)效率。
經前(qian)期(qi)水(shui)質(zhi)檢(jian)測，該(gai)廢水(shui)具(ju)有顯著的復(fu)雜(za)幹擾(rao)特性(xing)：壹(yi)是含有高(gao)濃度(du)還(hai)原性(xing)物(wu)質(zhi)，如(ru)亞硫(liu)酸鹽(yan)、硫(liu)化(hua)物等，質(zhi)量(liang)濃度(du)分(fen)別達到15~30mg/L、5~10mg/L，此類(lei)物(wu)質(zhi)易與傳統(tong)溶(rong)解(jie)氧傳感器(qi)的電極反應(ying)產(chan)物(wu)發生(sheng)氧化(hua)還原反應(ying)，導(dao)致監測值偏低(di)；二(er)是含有微(wei)量(liang)重金屬離(li)子(zi)（如Cu²⁺、Pb²⁺，質(zhi)量(liang)濃度(du)0.1~0.5mg/L），會(hui)毒(du)化(hua)傳感器(qi)的催化(hua)層(ceng)，降(jiang)低(di)電(dian)極響應靈(ling)敏(min)度(du)；三是廢水(shui)濁(zhuo)度(du)較(jiao)高(gao)（20~50NTU），且(qie)含(han)有少量(liang)表面(mian)活性(xing)劑(ji)，易在電(dian)極表面(mian)形(xing)成(cheng)吸(xi)附膜(mo)，阻礙氧(yang)分(fen)子(zi)的擴(kuo)散(san)與傳遞；四(si)是廢水(shui)pH波(bo)動範(fan)圍大(da)（5.5~9.0），溫度(du)變(bian)化(hua)顯著（15~35℃），進(jin)壹步(bu)加(jia)劇了(le)常(chang)規監測設(she)備的誤差。
本次選用的抗(kang)幹擾(rao)便攜(xie)式(shi)溶(rong)解(jie)氧分(fen)析儀(yi)采用(yong)“熒(ying)光(guang)猝(cu)滅法+抗(kang)幹擾(rao)膜(mo)技術(shu)+智能溫度(du)/pH補(bu)償(chang)算(suan)法(fa)"的組(zu)合(he)技術(shu)方案(an)，從傳感器(qi)結構(gou)、膜(mo)材料(liao)及(ji)數據(ju)校(xiao)準三個(ge)層(ceng)面(mian)實(shi)現抗(kang)幹擾(rao)功(gong)能，其(qi)核(he)心(xin)技術(shu)原理(li)如下(xia)：
1. 熒光猝(cu)滅法監測原理(li)：與傳統(tong)極譜式(shi)傳感器(qi)依賴電極氧化(hua)還原反應(ying)不(bu)同，該(gai)儀(yi)器的傳感器(qi)頂端(duan)塗覆(fu)有特殊熒(ying)光物質(zhi)，當(dang)藍光照射到熒(ying)光物(wu)質(zhi)上(shang)時，熒光物質(zhi)會(hui)發出紅(hong)光(guang)，且(qie)發光(guang)時間與環境(jing)中(zhong)溶(rong)解(jie)氧濃(nong)度(du)成(cheng)反比——溶(rong)解(jie)氧濃(nong)度(du)越(yue)高(gao)，熒光猝(cu)滅速度(du)越(yue)快，紅光發光(guang)時間越短。儀(yi)器通(tong)過(guo)精(jing)準測量(liang)藍光(guang)發射與紅(hong)光(guang)接(jie)收(shou)的時間差，計算(suan)出溶(rong)解(jie)氧濃(nong)度(du)。該(gai)原理(li)避免(mian)了(le)電(dian)極與廢水(shui)中(zhong)還原性(xing)物(wu)質(zhi)的直(zhi)接(jie)反應(ying)，從根(gen)源上(shang)減少(shao)了(le)還(hai)原性(xing)幹擾(rao)。
2. 抗(kang)幹擾(rao)膜(mo)材料(liao)優(you)化(hua)：傳感器(qi)表面(mian)覆(fu)蓋壹層(ceng)復(fu)合(he)透氣(qi)膜(mo)，膜(mo)材料(liao)采(cai)用(yong)聚(ju)四(si)氟乙烯(xi)與聚(ju)醚(mi)碸(feng)的共混材質(zhi)，不(bu)僅具(ju)有高(gao)氧滲透(tou)性(xing)，還(hai)能有效阻擋(dang)重金屬離(li)子(zi)、大(da)分(fen)子(zi)有機物(wu)及濁(zhuo)度(du)顆粒的穿(chuan)透。同(tong)時，膜(mo)表面(mian)經過(guo)疏(shu)水(shui)處(chu)理(li)，可防(fang)止(zhi)表面(mian)活性(xing)劑(ji)吸(xi)附形(xing)成(cheng)水(shui)膜(mo)，保障(zhang)氧(yang)分子的順暢(chang)擴(kuo)散(san)。
3. 智能補(bu)償(chang)與校(xiao)準(zhun)技術(shu)：儀(yi)器內置(zhi)高(gao)精度(du)溫度(du)傳感器(qi)和pH傳感器(qi)，實時采集廢水(shui)溫度(du)與(yu)pH值，通過(guo)預(yu)設(she)的數學模型(xing)進(jin)行動(dong)態(tai)補(bu)償(chang)——溫度(du)方(fang)面(mian)，根(gen)據(ju)氧(yang)在水(shui)中(zhong)的溶(rong)解(jie)度(du)隨溫度(du)升高(gao)而(er)降(jiang)低(di)的特性(xing)，自(zi)動(dong)修(xiu)正監測值；pH方面(mian)，針(zhen)對(dui)不(bu)同pH條件下(xia)氧的活度(du)變(bian)化(hua)，進(jin)行精(jing)準(zhun)校(xiao)準。此外(wai)，儀(yi)器支(zhi)持現場(chang)單點校(xiao)準(zhun)和多點校(xiao)準，可(ke)根(gen)據(ju)廢水(shui)實(shi)際(ji)幹擾(rao)情況，建立(li)自(zi)定(ding)義(yi)校準曲(qu)線(xian)，進(jin)壹步(bu)提(ti)升監測準(zhun)確(que)性(xing)。
本次監測選取(qu)好氧(yang)生化(hua)池的進(jin)口(kou)、中(zhong)部、出口(kou)三個(ge)關鍵點(dian)位(wei)，分別對(dui)應(ying)微(wei)生(sheng)物(wu)生(sheng)長的適應(ying)期、對(dui)數生(sheng)長(chang)期(qi)和(he)穩定(ding)期(qi)，每(mei)個(ge)點(dian)位(wei)每(mei)周(zhou)監測3次，每(mei)次監測時間為(wei)上(shang)午(wu)9:00（曝(pu)氣(qi)系統(tong)穩定(ding)運(yun)行(xing)1小時後）。監測參(can)數包(bao)括(kuo)溶(rong)解(jie)氧濃(nong)度(du)、廢水(shui)溫度(du)、pH值，同時記錄傳統(tong)分析(xi)儀(yi)的監測數據(ju)，用(yong)於對(dui)比分析。
抗(kang)幹擾(rao)便攜(xie)式(shi)溶(rong)解(jie)氧分(fen)析儀(yi)的參(can)數設(she)置(zhi)如(ru)下(xia)：測量(liang)範圍(wei)0~20mg/L，分辨率0.01mg/L，響(xiang)應(ying)時間≤30s（90%響應），溫度(du)補(bu)償(chang)範圍(wei)0~50℃，pH補(bu)償(chang)範圍(wei)4.0~10.0。監測前(qian)，采用(yong)飽和空氣(qi)校(xiao)準法(fa)進(jin)行單點校(xiao)準(zhun)，校準環(huan)境溫度(du)與(yu)廢水(shui)溫度(du)壹(yi)致(zhi)（誤差±0.5℃）。
為(wei)驗(yan)證儀(yi)器的抗(kang)幹擾(rao)性(xing)能，分(fen)別開展針(zhen)對(dui)性(xing)試驗(yan)：壹是在實(shi)驗(yan)室條件下(xia)，配置(zhi)含不(bu)同濃(nong)度(du)亞硫(liu)酸鹽(yan)、硫(liu)化(hua)物的模擬廢水(shui)，采(cai)用(yong)抗(kang)幹擾(rao)分析(xi)儀(yi)與傳統(tong)極譜式(shi)分(fen)析(xi)儀(yi)同時監測，對(dui)比兩(liang)者的監測誤差；二(er)是在現場(chang)連(lian)續監測1個(ge)月(yue)，定(ding)期(qi)檢(jian)查(zha)傳感器(qi)膜(mo)表面(mian)狀(zhuang)態(tai)，記錄儀(yi)器響(xiang)應(ying)靈(ling)敏(min)度(du)變(bian)化(hua)；三是在廢水(shui)pH（5.5~9.0）和(he)溫度(du)（15~35℃）大(da)幅(fu)波(bo)動時段(duan)，重點監測數據(ju)穩定(ding)性(xing)。
3個月(yue)的現場(chang)監測數據(ju)顯示(shi)，抗(kang)幹擾(rao)便攜(xie)式(shi)溶(rong)解(jie)氧分(fen)析儀(yi)的監測數據(ju)穩定(ding)性(xing)顯著優(you)於傳統(tong)分析(xi)儀(yi)。在好(hao)氧池中(zhong)部點(dian)位(wei)（溶(rong)解(jie)氧目標控(kong)制(zhi)範圍(wei)2~4mg/L），抗(kang)幹擾(rao)分析(xi)儀(yi)的監測數據(ju)波(bo)動範(fan)圍為(wei)2.3~3.8mg/L，標(biao)準差為(wei)0.32mg/L；而(er)傳統(tong)分析(xi)儀(yi)的監測數據(ju)波(bo)動範(fan)圍為(wei)1.2~4.5mg/L，標(biao)準差為(wei)0.87mg/L，且(qie)出現12次異(yi)常偏低(di)數據(ju)（低(di)於1.5mg/L），與(yu)實(shi)際曝(pu)氣(qi)強(qiang)度(du)及(ji)出水(shui)水(shui)質(zhi)不(bu)匹配(pei)。
結合(he)出水(shui)COD監測數據(ju)可(ke)知，當抗(kang)幹擾(rao)分析(xi)儀(yi)監測的溶(rong)解(jie)氧濃(nong)度(du)穩定(ding)在2.5~3.5mg/L時，出水(shui)COD平均(jun)質(zhi)量(liang)濃度(du)為(wei)42mg/L，達(da)到《城鎮(zhen)汙(wu)水(shui)處(chu)理(li)廠汙(wu)染(ran)物排放標(biao)準》（GB18918-2002）壹(yi)級A標準(zhun)；而(er)當(dang)傳統(tong)分析(xi)儀(yi)出現異(yi)常監測值，導(dao)致曝(pu)氣(qi)強(qiang)度(du)盲(mang)目增(zeng)加時，出水(shui)COD雖(sui)無明顯下(xia)降(jiang)，但(dan)曝(pu)氣(qi)電(dian)耗(hao)增(zeng)加了(le)15%~20%，造(zao)成(cheng)能源浪費(fei)。
實驗(yan)室模(mo)擬試驗(yan)表明(ming)，在亞硫(liu)酸鹽(yan)質(zhi)量(liang)濃度(du)≤50mg/L、硫(liu)化(hua)物質(zhi)量(liang)濃度(du)≤20mg/L的條件下(xia)，抗(kang)幹擾(rao)便攜(xie)式(shi)溶(rong)解(jie)氧分(fen)析儀(yi)的監測誤差≤±2%，而(er)傳統(tong)極譜式(shi)分(fen)析(xi)儀(yi)的監測誤差隨幹擾(rao)物質(zhi)濃(nong)度(du)升高(gao)而(er)顯著增(zeng)大(da)——當(dang)亞硫(liu)酸鹽(yan)質(zhi)量(liang)濃度(du)為(wei)30mg/L時，傳統(tong)分析(xi)儀(yi)的監測誤差達(da)到-18.3%（監測值偏低(di)）；當(dang)硫(liu)化(hua)物質(zhi)量(liang)濃度(du)為(wei)10mg/L時，監測誤差達(da)到-25.6%。
現場(chang)膜(mo)表面(mian)檢(jian)查(zha)結果(guo)顯示(shi)，連(lian)續監測1個(ge)月(yue)後，抗(kang)幹擾(rao)分析(xi)儀(yi)的傳感器(qi)膜(mo)表面(mian)無明顯汙(wu)染(ran)物吸(xi)附，響應(ying)時間仍保持在30s以(yi)內；而(er)傳統(tong)分析(xi)儀(yi)的電極表面(mian)出現黑色硫(liu)化(hua)物沈(chen)澱(dian)，響(xiang)應時間延長至90s以(yi)上，需(xu)頻(pin)繁清洗維護(hu)。在廢水(shui)pH波(bo)動至5.5或(huo)9.0、溫度(du)驟(zhou)升/驟(zhou)降(jiang)10℃的條件下(xia)，抗(kang)幹擾(rao)分析(xi)儀(yi)的監測數據(ju)變(bian)化(hua)幅(fu)度(du)≤0.2mg/L，而(er)傳統(tong)分析(xi)儀(yi)的變化(hua)幅(fu)度(du)達(da)到0.8~1.2mg/L。
產(chan)品(pin)簡介(jie)
智感(gan)環(huan)境(jing)便(bian)攜(xie)式(shi)熒(ying)光(guang)溶(rong)氧(yang)儀(yi)依托優(you)化(hua)的熒光(guang)猝(cu)滅核心(xin)技術(shu)，搭載自(zi)主(zhu)研(yan)發的非(fei)消耗(hao)性(xing)高(gao)性(xing)能熒(ying)光膜(mo)片(pian)，通(tong)過檢(jian)測氧(yang)分子(zi)導(dao)致的熒光(guang)信號(hao)相(xiang)位(wei)差來(lai)反推(tui)溶(rong)解(jie)氧濃(nong)度(du)，無需(xu)電(dian)解液且(qie)無需(xu)頻(pin)繁校準，從(cong)根源解(jie)決了(le)傳統(tong)電極法耗(hao)氧、易汙染(ran)等痛(tong)點(dian)，其(qi)響(xiang)應(ying)速度(du)快（T90≤40s），在 0 - 20mg/L 量(liang)程內測量(liang)精度(du)達(da) ±0.1mg/L，還(hai)內置(zhi)高(gao)精度(du)傳感器(qi)可實(shi)現溫度(du)甚(shen)至鹽度(du)的自(zi)動(dong)補(bu)償(chang)，能在 - 20℃~50℃等寬(kuan)溫及(ji)高(gao)鹽、強酸(suan)堿(jian)等復(fu)雜(za)工況下(xia)穩定(ding)工(gong)作(zuo)。該(gai)儀(yi)器兼具(ju)工(gong)業級固定(ding)安(an)裝(zhuang)與(yu)輕量(liang)化(hua)手持便攜(xie)等款(kuan)式(shi)，不(bu)僅具(ju)備防(fang)腐(fu)密封(feng)、抗(kang)汙(wu)染(ran)的工業級設(she)計(ji)，適(shi)配化(hua)工、制(zhi)藥(yao)、水(shui)處(chu)理(li)等行(xing)業的固定(ding)監測需(xu)求(qiu)，也(ye)有重量≤500g、IP68 及(ji)以(yi)上防(fang)水(shui)等級(ji)、長(chang)續航等便(bian)攜(xie)特性(xing)，適(shi)配水(shui)產(chan)養殖巡檢(jian)、野(ye)外應急(ji)監測等場(chang)景，同時支持數據(ju)實(shi)時上傳與多設(she)備組(zu)網(wang)管理(li)，廣泛(fan)助(zhu)力(li)各(ge)領域(yu)實(shi)現溶(rong)氧(yang)精準(zhun)監測與(yu)工藝優(you)化(hua)，大(da)幅(fu)降(jiang)低(di)運(yun)維(wei)成(cheng)本(ben)。
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