溶解氧是污水处理曝气控制、水产养殖增氧管理、电厂给水与生物发酵工序都要盯的核心指标:曝气池溶解氧太高浪费风机电耗,太低活性污泥上浮;养殖水体缺氧几小时就可能泛塘。在线溶氧仪的价值在于把氧浓度变成连续可读、可联动的信号,而要读懂一块溶氧仪,先得弄明白它的测量原理。本文以DOG8208在线溶氧仪为例,从电极反应到标定流程逐层拆解。
DOG8208采用极谱法测量。溶解氧电极以铂金作阴极、Ag/AgCl作阳极,电解液为0.1M标准钾盐溶液,硅橡胶渗透膜作透气膜。测量时在阳极与阴极之间加上0.68V的极化电压,水中的氧透过渗透膜扩散到阴极参与反应,透过膜的氧量与水中溶解氧浓度成正比,电极间的极限扩散电流也随之成正比,仪表检测这一电流并经运算变换成氧浓度。电极反应为:阴极O2+2H2O+4e=4OH-,阳极4Ag+4Cl-=4AgCl+4e。与此同时热敏电阻检测溶液温度,仪表据此对氧浓度做温度补偿,冬夏水温落差几十度,读数也不会漂。
整机电路决定了读数的底噪水平。DOG8208采用双高阻前置放大器,输入阻抗高,不容易受现场电磁噪声带偏,装在风机、变频器扎堆的曝气车间也能稳定采样。整机指标按8000系列控制仪表配置:溶解氧测量范围0~25.0mg/L,分辨率0.01mg/L,基本误差±1%F.S;温度通道0~60.0℃、误差±0.5℃,自动与手动温补二选一。电极残余信号小于1‰,响应时间25℃时小于60秒、35℃时小于30秒,曝气量调整后一分钟内就能看到氧浓度跟上。
标定流程是溶氧仪日常维护的主项。DOG8208提供多点标定与已知浓度标定等多种方式:空气校准是日常用得较多的一种方式,把电极提出水面擦净膜面,在空气中按饱和氧值标定,几分钟完成,适合每两周一次的例行维护;已知浓度标定用无氧水做零点、用按比例配制的饱和水做斜率,精度更高,适合季度比对。仪表内还内置氧在不同温度水中饱和含氧表,标定时按水温自动取值,不用人工查表换算。
输出与控制配置按在线工况设计:两路电流输出,软件选择0~20mA、4~20mA或20~4mA,负载电阻小于750Ω;RS485 Modbus RTU通讯接入自控平台;三组继电器控制开关,迟滞量控制范围可调,高限报警联动曝气风机降频、低限报警联动增氧机启动,控制阈值上下限可按工艺自由设定。整机IP65防护,外形144×144×118mm,开孔137×137mm,盘装、壁挂、管道式安装可选,供电85~265VAC或9~36VDC二选一,功率小于3W。
方法依据方面,据HJ 506-2009《水质 溶解氧的测定 电化学探头法》,电化学探头法是水质溶解氧测定的标准方法之一,DOG8208的极谱法测量与此同源,比对监测有据可依;据GB 3838-2002《地表水环境质量标准》,III类水体溶解氧应不低于5mg/L,河道与湖泊监测点可据此设定报警下限。把原理吃透、标定做勤,在线溶氧仪的数据才能经得起比对。