46.溶存酸素とは何ですか?
溶存酸素DO（英語でDissolved Oxygenの略）とは、水中に溶けている分子状酸素の量を表し、単位はmg/Lです。水中の溶存酸素の飽和含有量は、水温、大気圧、水の化学組成に関係します。1気圧において、蒸留水中の溶存酸素が飽和に達するときの酸素含有量は、0℃で14.62mg/L、20℃では9.17mg/Lになります。水温の上昇、塩分の増加、または大気圧の低下により、水中の溶存酸素量が減少します。
溶存酸素は魚や好気性細菌の生存と繁殖に不可欠な物質です。溶存酸素が4mg/Lを下回ると魚は生きていくことが難しくなります。水が有機物で汚染されている場合、好気性微生物による有機物の酸化により水中の溶存酸素が消費されます。空気中からの補給が間に合わないと、水中の溶存酸素は徐々に減少し、0に近くなり、嫌気性微生物が大量に繁殖します。水が黒くなり、臭くなります。
47. 溶存酸素を測定するために一般的に使用される方法は何ですか?
溶存酸素の測定には 2 つの一般的に使用される方法があり、1 つはヨウ素滴定法とその補正方法 (GB 7489-87)、もう 1 つは電気化学プローブ法 (GB11913-89) です。ヨウ素分析法は、溶存酸素が 0.2 mg/L を超える水サンプルの測定に適しています。一般に、ヨウ素分析法は、きれいな水中の溶存酸素の測定にのみ適しています。工場排水や下水処理場の各工程における溶存酸素を測定する場合には、補正ヨウ素を使用する必要があります。定量的方法または電気化学的方法。電気化学プローブ法の定量下限は、使用する機器に関係します。大きく分けて「膜電極方式」と「無膜電極方式」の2種類があります。一般に、溶存酸素が 0.1mg/L を超える水サンプルの測定に適しています。下水処理場のばっ気槽などに設置・使用されるオンラインDO計は、膜電極方式または無膜電極方式を採用しています。
ヨウ素分析法の基本原理は、硫酸マンガンとアルカリ性ヨウ化カリウムを水サンプルに添加することです。水中の溶存酸素は低価マンガンを高価マンガンに酸化し、四価マンガン水酸化物の茶色の沈殿物を生成します。酸を加えると茶色の沈殿が溶解し、ヨウ化物イオンと反応して遊離ヨウ素が生成されます。デンプンを指示薬として用い、遊離ヨウ素をチオ硫酸ナトリウムで滴定し、溶存酸素量を計算します。
試料水に着色があったり、ヨウ素と反応する有機物が含まれている場合、ヨウ素法およびその補正法による水中の溶存酸素の測定は適しません。代わりに、酸素感受性膜電極またはメンブレンレス電極を測定に使用できます。酸素感受性電極は、支持電解質と接触する 2 つの金属電極と選択透過膜で構成されます。膜は酸素とその他の気体のみを通過できますが、水とその中の可溶性物質は通過できません。膜を通過した酸素は電極上で還元されます。弱い拡散電流が発生し、電流の大きさはある温度における溶存酸素量に比例します。フィルムレス電極は、特殊な銀合金の陰極と鉄（または亜鉛）の陽極で構成されています。フィルムや電解質を使用せず、2 つの極間に分極電圧も追加されません。測定される水溶液を介して両極とのみ通信して一次電池を形成し、水中の酸素分子は正極で直接還元され、生成される還元電流は測定される溶液中の酸素含有量に比例します。 。
48. 溶存酸素インジケーターが廃水生物処理システムの正常な動作の重要なインジケーターの 1 つであるのはなぜですか?
水中に一定量の溶存酸素を維持することは、好気性の水生生物の生存と繁殖の基本条件です。したがって、溶存酸素指標は、下水生物処理システムが正常に動作するための重要な指標の 1 つでもあります。
好気性生物処理装置では水中の溶存酸素量が2mg/L以上、嫌気性生物処理装置では溶存酸素量が0.5mg/L以下である必要があります。理想的なメタン生成段階に入りたい場合は、溶存酸素が検出できない（0の場合）ことが最善であり、A/OプロセスのセクションAが無酸素状態にある場合、溶存酸素は0.5〜1mg/Lであることが好ましい。好気性生物学的法の二次沈殿槽からの排水は、通常、溶存酸素量が 1mg/L 以上であることが認められます。低すぎる場合 (<0.5mg/L) または高すぎる (空気曝気法 >2mg/L）を超えると水流出の原因となります。水質が悪化したり、基準を超えたりすることもあります。したがって、生物処理装置内の溶存酸素量や沈殿槽の排水の監視には十分な注意を払う必要があります。
ヨウ素滴定は現場での試験には適しておらず、溶存酸素の継続的な監視や現場での測定にも使用できません。下水処理システムにおける溶存酸素の連続監視には、電気化学的手法のうちの膜電極法が用いられます。下水処理過程における曝気槽内の混合液のDOの変化をリアルタイムで継続的に把握するために、オンライン電気化学プローブDO計が一般的に使用されています。同時に、DO 計は曝気槽内の溶存酸素の自動制御および調整システムの重要な部分でもあります。調整および制御システムは、通常の動作において重要な役割を果たします。同時に、これはプロセスオペレーターにとって、下水の生物学的処理の通常の操作を調整および制御するための重要な基盤でもあります。
49. ヨウ素滴定による溶存酸素の測定時の注意点は何ですか?
溶存酸素を測定するために水サンプルを採取する場合は、特別な注意を払う必要があります。水サンプルは長時間空気に触れさせたり、かき混ぜたりしないでください。採水タンクで採取する場合は、300mlのガラス付き細口溶存酸素ボトルを使用し、同時に水温を測定し記録する。さらに、ヨウ素滴定を使用する場合は、サンプリング後の干渉を排除するための特定の方法を選択することに加えて、保存時間をできるだけ短くし、すぐに分析することが最善です。
技術と装置の改善と機器の活用により、ヨウ素滴定は依然として溶存酸素分析における最も正確で信頼性の高い滴定方法です。水サンプル中のさまざまな妨害物質の影響を排除するために、ヨウ素滴定を補正するためのいくつかの具体的な方法があります。
水サンプル中に存在する酸化物、還元剤、有機物などは、ヨウ素滴定を妨げます。一部の酸化剤はヨウ化物をヨウ素に解離することができ (正の干渉)、一部の還元剤はヨウ素をヨウ化物に還元することができます (負の干渉)。干渉）、酸化マンガンの沈殿物が酸性化すると、ほとんどの有機物が部分的に酸化され、マイナスの誤差が生じる可能性があります。アジ化物補正法は亜硝酸塩の干渉を効果的に除去できます。また、水サンプルに低価鉄が含まれている場合は、過マンガン酸カリウム補正法を使用して干渉を除去できます。サンプル水に色、藻類、浮遊物質が含まれている場合は、ミョウバン凝集補正法を使用し、活性汚泥混合物の溶存酸素の測定には硫酸銅・スルファミン酸凝集補正法を使用します。
50. 薄膜電極法による溶存酸素測定の注意点を教えてください。
膜電極は、カソード、アノード、電解質、膜で構成されています。電極キャビティは KCl 溶液で満たされています。膜は測定対象の水サンプルから電解質を分離し、溶存酸素は膜を透過して拡散します。両極間に0.5～1.0Vの直流固定分極電圧を印加すると、測定水中の溶存酸素が膜を通過して陰極で還元され、酸素濃度に比例した拡散電流が発生します。
一般的に使用されるフィルムは、酸素分子を通過させることができ、比較的安定した特性を有するポリエチレンおよびフルオロカーボンフィルムです。フィルムはさまざまなガスを透過する可能性があるため、一部のガス (H2S、SO2、CO2、NH3 など) が指示電極上に存在します。脱分極は容易ではないため、電極の感度が低下し、測定結果に誤差が生じます。測定水中の油脂類や曝気槽内の微生物が膜に付着することが多く、測定精度に大きな影響を与えるため、定期的な洗浄と校正が必要です。
したがって、下水処理システムで使用される膜電極溶存酸素計は、メーカーの校正方法に厳密に従って使用する必要があり、定期的な洗浄、校正、電解液の補充、電極膜の交換が必要です。フィルムを交換するときは慎重に行う必要があります。まず、敏感なコンポーネントの汚染を防ぐ必要があります。次に、フィルムの下に小さな気泡を残さないように注意してください。そうしないと、残留電流が増加し、測定結果に影響を与えます。正確なデータを得るには、膜電極の測定点における水流にある程度の乱流が必要です。つまり、膜表面を通過する試験溶液に十分な流速が必要です。
一般に、DO 濃度が既知の空気またはサンプル、および DO を含まないサンプルを制御校正に使用できます。もちろん、校正には検査中の水サンプルを使用するのが最善です。また、温度補正データを確認するために 1 ～ 2 点を頻繁にチェックする必要があります。
投稿日時: 2023 年 11 月 14 日
