溶解氧跟空氣里氧的分壓、大氣壓、水溫和水質(zhì)有密切的關(guān)系，在20℃、100kPa下，純水里大約溶解氧9mg/L。有些有機化合物在喜氧菌作用下發(fā)生生物降解，要消耗水里的溶解氧。如果有機物以碳來計算，根據(jù)C+O₂=CO₂可知，每12g碳要消耗32g氧氣。當水中的溶解氧值降到5mg/L時，一些魚類的呼吸就發(fā)生困難。

溶解氧通常有兩個來源：一個來源是水中溶解氧未飽和時，大氣中的氧氣向水體滲入；另一個來源是水中植物通過光合作用釋放出的氧。因此水中的溶解氧會由于空氣里氧氣的溶入及綠色水生植物的光合作用而得到不斷補充。但當水體受到有機物污染，耗氧嚴重，溶解氧得不到及時補充，水體中的厭氧菌就會很快繁殖，有機物因腐敗而使水體變黑、發(fā)臭。

溶解氧值是研究水自凈能力的一種依據(jù)。水里的溶解氧被消耗，要恢復(fù)到初始狀態(tài)，所需時間短，說明該水體的自凈能力強，或者說水體污染不嚴重。否則說明水體污染嚴重，自凈能力弱，甚至失去自凈能力。

對于活性污泥法的污水處理廠來說，最主要的部分在于曝氣池。在曝氣池內(nèi)，活性污泥處于好氧狀態(tài)，吸收分解有機污染物質(zhì)，最終把污水轉(zhuǎn)變成潔凈的水排出系統(tǒng)。這樣的過程中，好氧狀態(tài)是一個非常重要的狀態(tài)，為了檢測活性污泥的好氧狀態(tài)，在污水廠的日常監(jiān)測中的有曝氣池的溶解氧(Dissloved Oxygen)DO的檢測一項，今天我們就來聊聊這個曝氣池內(nèi)的DO。

我們來了解活性污泥法的污水廠的曝氣。由于活性污泥法中絕大部分都采用的是好氧微生物來降解有機污染物，好氧微生物最大的特點就是對氧氣的需求量極大，它們需要氧氣參與它們的生物反應(yīng)，需要氧氣來獲得氧化還原反應(yīng)的電子，所以為了保證這些微生物的良好生長我們就需要為它們創(chuàng)造出一個富含氧氣的環(huán)境。根據(jù)曝氣機械的安裝方式，污水廠的曝氣常用的底曝和表曝兩種方式，底曝一般是指將曝氣裝置安裝在曝氣池底部，通過鼓風機等把高壓氣體送入到曝氣池底部，然后逸出到曝氣池的混合液中;表曝是指曝氣裝置在曝氣池水體表面，通過攪動水流方式把空氣帶入到曝氣池的混合液中。在一些特殊的場合中也有用跌水曝氣的方式，通過水流的跌落，把空氣溶解到水中，達到曝氣的目的。

不論采用那種曝氣方式，目的都是為了在水中溶解更多的氧氣。在《BOD》一文里的氧垂曲線我們可以得知，水體污染的一個指標就是受污染水體的溶解氧幾乎為零。那么污水處理廠由于正是處理的受污染的生活污水，其中的溶解氧是非常少的。當這些低溶解氧的污水進入到生物反應(yīng)的曝氣池內(nèi)時，和回流污泥中的微生物溶合在一起后，活性污泥中的好氧微生物需要大量的氧氣來維持它們的正常生存和繁殖，同時也要完成它們對進水中有機污染物的降解，因此它們需要一個外界強加給進水的富氧的環(huán)境。而污水廠里的曝氣池的設(shè)計就是通過人為的強制把氧氣充入污水內(nèi)，以達到滿足好氧微生物的氧氣需求。

從活性污泥的理論上講，在一個推流式的曝氣池內(nèi)，溶解氧的含量變化也是符合《BOD》一文中的水體污染降解的變化曲線的。由于一般的污水廠的曝氣裝置在整個曝氣區(qū)域內(nèi)的設(shè)計都是均勻布置的，所以理論上，送到曝氣區(qū)域的每一個位置氧氣量都是一樣。但是在推流式的曝氣池內(nèi)，在曝氣池頭部由于有機污染物含量高，活性污泥需要進行大量的生物反應(yīng)來降解這些高濃度的有機污染物，對氧氣的消耗量極大，因此在曝氣池的頭部的溶解氧會很低，一般生活污水的頭部在1mg/L以下。隨著水流方向，活性污泥對污水中的有機污染物逐步吸收降解完成后，生物反應(yīng)速度和程度逐步下降，對溶解氧的消耗越來越少，理想的狀態(tài)就是到了出口處，活性污泥已經(jīng)完全將混合液中的有機污染通過好氧反應(yīng)全部消耗完成，不再需要氧氣，這時的溶解氧應(yīng)該達到整個曝氣池的最高值。從這個角度來說，其實我們檢測的溶解氧不是混合液中真正可以溶解的溶解氧，而是好氧微生物反應(yīng)剩余的氧氣的含量。所以題目用了這句詩：嗟余老矣倦呼吸，起晏光景難瞻承。也就是說到了這個出口階段，好氧微生物已經(jīng)完成了它們的工作，生長周期也應(yīng)該進入到了衰老期，已經(jīng)厭倦了呼吸氧氣，也進入到了了一個難瞻承的階段，所以我們要進行活性污泥的分離，然后回流，讓它們重新獲得新生。

從上面的分析來看，污水廠的溶解氧檢測應(yīng)該放在曝氣池的出口處，對出口的溶解氧進行檢測，就能夠反映出整個曝氣區(qū)域內(nèi)活性污泥對有機污染物的降解程度。通過長期的經(jīng)驗積累，在污水廠出口的溶解氧DO有一個經(jīng)驗數(shù)值2mg/L，低于這個數(shù)值意味著好氧反應(yīng)還在進行，說明我們?nèi)藶閺娂咏o曝氣區(qū)域的曝氣量不足，需要進一步的提高充入曝氣池內(nèi)的風量。如果高于這個數(shù)值，說明提供的氧氣過多，好氧微生物已經(jīng)在出口前段完全反應(yīng)完成，造成了出口處的氧氣富裕，可以進行下調(diào)曝氣裝置，來降低能耗。當然這只是一個經(jīng)驗的指導(dǎo)數(shù)據(jù)，在實際運行中還是要結(jié)合水廠自身的實際運行效果來進行這個數(shù)值的設(shè)定。在運行管理中，對曝氣機械的投用臺數(shù)要靈活針對各種處理效果進行調(diào)整，以微生物的良好活性和最終的出水水質(zhì)達標為最終的調(diào)整目的。

在一些變種的活性污泥法中，水流循環(huán)不是簡單的推流，有氧化溝的循環(huán)流方式，有多點進水方式，有SBR工藝的模式，有A2O工藝的多點回流方式，往往曝氣區(qū)域的溶解氧的變化不是依照推流式的方式變化的。因此在日常的管理中要結(jié)合本廠的工藝實際，對曝氣區(qū)域進行了解和詳細劃分，增加一些溶解氧的在線檢測點位。比如A2O工藝的厭氧區(qū)域和缺氧區(qū)域，由于不同功能種類的微生物對溶解氧需求都是不同的，因此會有不同的溶解氧的要求;還有氧化溝的循環(huán)流模式，曝氣裝置的安裝位置開始到下一個曝氣裝置之間，溶解氧是從高到低的消耗過程，要定時檢測溶解氧的濃度，以保證整個混流的氧化溝內(nèi)的溶解氧滿足各種微生物的需求。

曝氣池的溶解氧受到多種因素的共同影響，有混合液的濃度MLSS，進水濃度，水溫，氣壓，曝氣裝置等等。在這些影響因素的作用下，混合液的溶解氧往往呈現(xiàn)出各種變化，對于混合液中的溶解氧深入的理論還有OUR(Oxygenuptakerate微生物氧氣攝取速率)，OTR(Oxygentransferrate氧氣轉(zhuǎn)移率)等等理論。作為污水廠的運營管理人員，這些理論的實操性不強，我們應(yīng)該了解給活性污泥中的好氧微生物提供一個充足良好的好氧環(huán)境是很重要的工作，了解溶解氧的根源，從而更好的管理溶解氧以滿足微生物的需求。

生化需氧量

地面水體中微生物分解有機物的過程消耗水中的溶解氧的量，稱生化需氧量，通常記為BOD，常用單位為毫克/升。一般有機物在微生物作用下，其降解過程可分為兩個階段，第一階段是有機物轉(zhuǎn)化為二氧化碳、氨和水的過程，第二階段則是氨進一步在亞硝化細菌和硝化細菌的作用下，轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽和硝酸鹽，即所謂硝化過程。BOD一般指的是第一階段生化反應(yīng)的耗氧量。

微生物分解有機物的速度和程度同溫度、時間有關(guān)、最適宜的溫度是15～30℃，從理論上講，為了完成有機物的生物氧化需要無限長的時間，但是對于實際應(yīng)用，可以認為反應(yīng)可以在20天內(nèi)完成，稱為BOD20，根據(jù)實際經(jīng)驗發(fā)現(xiàn)，經(jīng)5天培養(yǎng)后測得的BOD約占總BOD的70～80%，能夠代表水中有機物的耗氧量。

為使BOD值有可比性，因而采用在20℃條件下，培養(yǎng)五天后測定溶解氧消耗量作為標準方法，稱五日生化需氧量，以BOD5表示。BOD反映水體中可被微生物分解的有機物總量，以每升水中消耗溶解氧的毫克數(shù)來表示。BOD小于1mg/L表示水體清潔；大于3-4mg/L，表示受到有機物的污染。但BOD的測定時間長；對毒性大的廢水因微生物活動受到抑制，而難以準確測定。

化學需氧量

水體中能被氧化的物質(zhì)在規(guī)定條件下進行化學氧化過程中所消耗氧化劑的量，以每升水樣消耗氧的毫克數(shù)表示，通常記為化學需氧量（Chemical Oxygen Demand，COD）。在COD測定過程中，有機物被氧化成二氧化碳和水。水中各種有機物進行化學氧化反應(yīng)的難易程度是不同的，因此化學需氧量只表示在規(guī)定條件下，水中可被氧化物質(zhì)的需氧量的總和。當前測定化學需氧量常用的方法有KMnO4和K2CrO7法，前者用于測定較清潔的水樣，后者用于污染嚴重的水樣和工業(yè)廢水。同一水樣用上述兩種方法測定的結(jié)果是不同的，因此在報告化學需氧量的測定結(jié)果時要注明測定方法。

COD與BOD比較，COD的測定不受水質(zhì)條件限制，測定的時間短。但是COD不能區(qū)分可被生物氧化的和難以被生物氧化的有機物，不能表示出微生物所能氧化的有機物量，而且化學氧化劑不僅不能氧化全部有機物，反而會把某些還原性的無機物也氧化了。所以采用BOD作為有機物污染程度的指標較為合適，在水質(zhì)條件限制不能做BOD測定時，可用COD代替。

溶解氧超飽和

因劇烈摻氣等原因造成空氣中的分子態(tài)氧溶解在水中成為溶解氧的量顯著增加，使得水體中溶解氧超飽和的現(xiàn)象。水中的溶解氧的含量與空氣中氧的分壓、水的溫度都有密切關(guān)系。在自然情況下,空氣中的含氧量變動不大，故水溫是主要的因素。水溫愈低，水中溶解氧的含量愈高。

但是水利工程會造成溶解氧的超飽和現(xiàn)象。如在高壩大庫條件下的泄水建筑物過流或大壩通過泄洪孔洞泄流時，水流跌落的過程中伴隨著劇烈的水氣交換，往往因劇烈摻氣使得下游水體中溶解氣體含量顯著增加，造成下游更遠的范圍，從而對水生生物特別是魚類造成不利影響和傷害。