隨著當(dāng)今工農(nóng)業(yè)的迅猛發(fā)展,大量的工業(yè)廢水向江河湖海排放,同時,我國城市生活污水大約有80%未經(jīng)處理直接排放,小城鎮(zhèn)及廣大農(nóng)村生活污水大多處于無序排放狀態(tài),使得許多地方的水質(zhì)日益惡化,水污染和水資源短缺日益嚴(yán)重,所以迫切需要對污水進(jìn)行及時監(jiān)控和有效處理。同時,在工業(yè)生產(chǎn)活動中,電力企業(yè)屬于重點(diǎn)安全監(jiān)控企業(yè),其生產(chǎn)運(yùn)行的狀態(tài)由其工質(zhì)水及蒸汽決定,因此控制電力企業(yè)中的水汽質(zhì)量也尤為重要。水中溶解氧含量是進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測時的一項(xiàng)極其重要的指標(biāo)。在電力企業(yè)中,溶解氧對金屬腐蝕具有一定的表征意義,因此測定水中的低含量溶解氧是電力行業(yè)內(nèi)用以判斷金屬氧腐蝕程度的一個參考指標(biāo),具有十分重要的指導(dǎo)性意義。


溶解氧是指溶解于水中分子狀態(tài)的氧,即水中的O2,常用符號DO表示。溶解氧的主要來源是水中溶解氧未飽和時,大氣中的氧氣向水體中滲入而導(dǎo)致水中含氧。溶解氧會隨著溫度、氣壓、含鹽量的變化而變化,一般說來,溫度越高,溶解的鹽分越大,水中的溶解氧越低;氣壓越高,水中的溶解氧越高。


1、低含量溶解氧檢測的現(xiàn)狀


在電力行業(yè)中,溶解氧是電廠汽水水質(zhì)評價中最重要的指標(biāo)。氧腐蝕是鍋爐系統(tǒng)中最常見和嚴(yán)重的腐蝕。根據(jù)GB12145-2016《火力發(fā)電機(jī)組及蒸汽動力設(shè)備水汽質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》,5.9 Mpa以上鍋爐,還原性全揮發(fā)處理工藝的鍋爐給水的溶解氧含量要求≤7 ppb;氧化性全揮發(fā)處理工藝的鍋爐給水的溶解氧含量≤10 ppb。一般企業(yè)通常在除氧器進(jìn)出口設(shè)置溶解氧監(jiān)測點(diǎn),可以有效地監(jiān)督除氧器的運(yùn)行狀況、去除效率以及分析熱力系統(tǒng)的氧腐蝕情況,也能彌補(bǔ)僅在省煤器入口監(jiān)測給水溶解氧監(jiān)督的不足。省煤器入口的解氧監(jiān)測是保證給水的水質(zhì),溶解氧過高將發(fā)生省煤器管道被氧的腐蝕產(chǎn)物堵塞而發(fā)生爆管情況。凝結(jié)水溶氧高會對整個汽水循環(huán)系統(tǒng)造成腐蝕,降低換熱設(shè)備的工作效率,縮短設(shè)備的壽命,使機(jī)組不能安全穩(wěn)定地運(yùn)行。如河南某發(fā)電廠為控制氧腐蝕現(xiàn)象,在除氧器入口出口、省煤器入口、主蒸汽出口和凝泵出口設(shè)置了多個溶解氧監(jiān)測點(diǎn),可見溶解氧的測定對汽水系統(tǒng)安全運(yùn)行的重要程度。而目前在國標(biāo)GB 12157-2007中,對于低含量溶解氧的測定,還是以靛藍(lán)二磺酸鈉比色法為主,該方法對于現(xiàn)場測定而言,存在一定的難度,而且操作繁瑣,色階容易失效,工作效率低,且對人員要求高,受干擾因素很多。隨著現(xiàn)代檢測技術(shù)發(fā)展,采用溶解氧測定儀測定水中溶解氧含量已在實(shí)際工作中得到應(yīng)用,該方法與其他方法相比,無廢液產(chǎn)生,有利于環(huán)境保護(hù),符合目前國家節(jié)能減排的整體要求。


2、氧電極法測定原理


氧電極由兩個與支持電解質(zhì)相接觸的金屬電極及選擇性薄膜組成。選擇性透氧膜只能透過氧和一定數(shù)量的其他氣體,水和可溶解物質(zhì)不能透過。當(dāng)水流過氧電極表面時,水中的氧通過薄膜向電極內(nèi)擴(kuò)散,在陰極上被還原,產(chǎn)生電流。在一定的溫度下,該電流與水中氧的分壓(或濃度)成正比。電流通過數(shù)據(jù)處理在顯示屏上顯示出水中溶解氧濃度。

3、電極的選擇


工業(yè)用水與電站鍋爐用水有明顯不同,其溶解氧含量存在較大的數(shù)量級差異,因此對氧電極的靈敏程度要求不同,故針對不同氧含量的水樣,應(yīng)選擇不同量程的電極進(jìn)行,通常以200μg/L為界限,分別選擇一般靈敏度與高靈敏度的氧電極。


4、測定步驟


測定時應(yīng)當(dāng)根據(jù)被測水樣中的溶解氧濃度和測量要求,選擇合適的儀器型號。測定一般水樣和溶解氧含量較高的樣品,如溶解氧濃度大于等于0.2 mg/L時,可選用不同量程的常規(guī)溶解氧測量儀直接測定;當(dāng)測定溶解氧含量較低的水樣時,如溶解氧濃度小于200μg/L時,應(yīng)當(dāng)選用高靈敏度微量溶解氧測量儀,并帶有相應(yīng)的取樣裝置,以隔絕空氣中氧的干擾。當(dāng)儀器響應(yīng)慢、數(shù)值顯示不穩(wěn)定時,應(yīng)當(dāng)配置零氧溶液,判定儀表性能。當(dāng)反應(yīng)性能和零值誤差不滿足要求時,應(yīng)及時清洗電極內(nèi)腔,并更換電極中的電解質(zhì)和電極薄膜。電極薄膜在更換后和使用中應(yīng)當(dāng)始終保持表面平整,沒有氣泡,否則需要重新更換安裝。測定步驟一般可根據(jù)水中溶解氧含量的大小,分為一般溶解氧濃度的測定與低含量溶解氧的測定,對于200μg/L以下低含量溶解氧的測定,要求在流通池內(nèi)進(jìn)行,以隔絕空氣中氧的干擾。對溶解氧含量較高的水樣,可直接測定。


4.1高含量溶解氧的測定


將電極浸入樣品,不能有空氣泡截留在膜上,停留足夠的時間,待電極溫度與水溫達(dá)到平衡,且數(shù)字顯示穩(wěn)定時讀數(shù)。電極膜接觸樣品時,樣品要保持一定的流速,防止與膜接觸的瞬間將該部位樣品中的溶解氧耗盡,使讀數(shù)發(fā)生波動。


對于流動樣品,應(yīng)檢查水樣是否有足夠的流速,若水流速低于0.3 m/s,需在水樣中往復(fù)移動探頭,或者取分散樣品進(jìn)行測定。


對于分散樣品,容器能密封以隔絕空氣并帶有攪拌器。將樣品充滿容器至溢出,密閉后進(jìn)行測量。調(diào)整攪拌速度,使讀數(shù)達(dá)到平衡后保持穩(wěn)定,并不得夾帶空氣。


4.2低濃度水樣的測定


當(dāng)測定溶解氧含量較低的水樣時,應(yīng)配備相應(yīng)的流通池,以隔絕空氣中氧的干擾。氧電極使用前,一般需要數(shù)分鐘或更長時間極化,極化后再連接水樣進(jìn)行測定。


將氧電極放入流通池中,旋緊或壓緊,保證密閉無泄露。將隨機(jī)配帶的排水口和進(jìn)水口連接管與流通池連接好,并將進(jìn)水口與被測水樣的取樣管連接好,保證密閉無泄漏。


調(diào)節(jié)水樣流速,以符合儀器要求。被測水樣的溫度需符合儀器要求。


根據(jù)被測水樣溶解氧的含量,選擇合適的量程,啟動測量開關(guān)進(jìn)行測定。讀數(shù)趨于穩(wěn)定時,記錄數(shù)據(jù)。