TLEN ROZPUSZCZONY

 Drukuj

Czym jest rozpuszczony tlen?  

Tlen rozpuszczony jest miarą ilości tlenu gazowego zawartego w wodzie. Zdrowe wody, które mogą podtrzymywać życie, muszą zawierać rozpuszczony tlen.

Rozpuszczony tlen dostaje się do wody w wyniku:

  • bezpośredniej absorpcji z atmosfery,
  • gwałtownych ruchów wody spowodowanych wiatrami, falami, prądami lub napowietrzaniem mechanicznym,
  • jako produkt uboczny fotosyntezy prowadzonej przez rośliny wodne.

Czynniki, które mają wpływ na stężenie tlenu rozpuszczonego w wodzie:

  • Ciśnienie atmosferyczne: wyższe ciśnienie atmosferyczne pozwala zbiornikom wodnym zatrzymywać więcej rozpuszczonego tlenu. Ciśnienie oddziaływające z góry pozwala wodzie na utrzymanie większej ilości cząsteczek tlenu. Dlatego stężenia tlenu rozpuszczonego są zazwyczaj niższe na wyższych wysokościach ze względu na niskie ciśnienie atmosferyczne.
  • Temperatura: zbiorniki wodne o niższej temperaturze zawierają więcej tlenu rozpuszczonego, ponieważ cząsteczki tlenu są mniej ruchliwe. Zwiększony ruch cząsteczek tlenu w cieplejszych wodach, pozwala im wydostać się z wody do powietrza.
  • Głębokość wody: im płytsza woda, tym wyższe stężenie tlenu rozpuszczonego, ponieważ wiatr tworzący na jej powierzchni fale powoduje jego wzrost, podobnie jak rośliny wodne żyjące w płytszych, dobrze naświetlonych wodach, ponieważ produkują tlen jako produkt uboczny fotosyntezy.
  • Poziom zasolenia: niższe zasolenie przyczynia się do wyższego stężenia tlenu rozpuszczonego, ponieważ sole wpływają na rozpuszczalność gazów, zasadniczo wypychając je z wody.
  • Bioaktywność: niższa aktywność biologiczna mikroorganizmów w wodzie prowadzi do wyższego stężenia tlenu rozpuszczonego, ponieważ mikroorganizmy, żywiące się materią organiczną i rozkładającą się, zużywają tlen w procesach oddechowych.

Kup teraz

Po co monitorować tlen rozpuszczony?

Pomiar rozpuszczonego tlenu w wodzie i jej uzdatnianie w celu utrzymania jego właściwego poziomu są kluczowymi funkcjami w różnych zastosowaniach uzdatniania wody. Chociaż tlen rozpuszczony tlen jest niezbędny do podtrzymywania życia organizmów wodnych i w procesach uzdatniania wody, może być szkodliwy, powodując uszkodzenie sprzętu i pogorszenie jakości produktu. Tlen rozpuszczony wpływa na:

  • Jakość: stężenie tlenu rozpuszczonego określa jakość wody źródłowej. Bez wystarczającej ilości tlenu rozpuszczonego woda ulega zepsuciu, wpływając na stan środowiska, jakość wody pitnej i innych produktów.

  • Zgodność z przepisami: w celu zapewnienia zgodności z przepisami ścieki często muszą mieć zawierać określone stężenie tlenu rozpuszczonego, zanim będą mogły zostać odprowadzone do strumienia, jeziora, rzeki lub drogi wodnej. Zdrowe wody, w których może rozwijać się życie, muszą zawierać rozpuszczony tlen.

  • Kontrola procesu: poziomy tlenu rozpuszczonego odgrywają kluczowe znaczenie dla kontroli biologicznego oczyszczania ścieków, a także fazy biofiltracji w produkcji wody pitnej. W niektórych zastosowaniach przemysłowych (np. w produkcji energii elektrycznej) każda ilość tlenu rozpuszczonego negatywnie wpływa na wytwarzanie pary i musi zostać usunięta, a stężenia muszą być ściśle kontrolowane.

Firma Hach ®, oferuje sprzęt, zasoby, szkolenia i oprogramowanie, które są niezbędne do skutecznego monitorowania i zarządzania poziomami tlenu rozpuszczonego w danym zastosowaniu procesowym.

Produkty polecane do monitorowania tlenu rozpuszczonego

Luminescencyjny czujnik tlenu rozpuszczonego LDO 2 sc

Sonda LDO nowej generacji firmy Hach (luminescencyjna metoda pomiaru stężenia tlenu rozpuszczonego w wodzie) nie wymaga kalibracji przez cały okres żywotności nasadki czujnika, który wynosi 2 lata. Dzięki temu może być od razu po wyjęciu z opakowania użyta do pomiaru tlenu rozpuszczonego w zakresie od 0 do 20 ppm.

Dowiedz się więcej

Przenośne mierniki serii HQ

Urządzenia z serii HQ są przeznaczone dla specjalistów ds. jakości wody, którzy wykonują analizy elektrochemiczne w terenie i w laboratorium.

Dowiedz się więcej

Seria HQ/mierniki HQD/sondy Intellical

Solidne i trwałe mierniki laboratoryjne HQD zostały zaprojektowane w sposób zapewniający specjalistom od wody pitnej i ścieków maksymalną pewność i elastyczność pomiarową.

Dowiedz się więcej

Sondy Intellical

Sondy pH Red Rod zapewniają wyjątkową wydajność i krótki czas reakcji w zastosowaniach laboratoryjnych w przypadku wielu różnych typów próbek. Wytrzymałe sondy zewnętrzne ze stali nierdzewnej są niezwykle praktyczne w przypadku analiz w zakresie 0,05 - 20 ppm.

Dowiedz się więcej

Czujniki tlenu Orbisphere K1100/K1200

Czujniki Orbisphere K1100 i K1200 to bezobsługowe czujniki optyczne LDO, które zostały zaprojektowanymi do monitorowania tlenu w elektrowniach i innych zastosowaniach o zakresie niskim (0 - 2 ppm) i wysokim (0 - 40 ppm).

Dowiedz się więcej

Czujniki tlenu Orbisphere M1100

Czujnik optyczny Orbisphere M1100, wraz z przetwornikiem Orbisphere® 410 (jednokanałowym) oraz przetwornikiem Orbisphere 510 (wielokanałowym) to nowy sposób monitorowania tlenu w procesie produkcji napojów i innych zastosowaniach o zakresie niskim (0 - 2 ppm) i wysokim (0 - 40 ppm).

Dowiedz się więcej

Czujniki tlenu rozpuszczonego 9582 sc

Elektrochemiczne czujniki tlenu rozpuszczonego POLYMETRON 9582 przeznaczone są do oznaczania stężenia rozpuszczonego tlenu w wodzie ultraczystej, wodzie kotłowej i skroplinach w jednostkach ppb. Stanowią integralną część kompletnego systemu analizy wody dla przemysłu energetycznego.

Dowiedz się więcej

Czujniki tlenu Orbisphere GA2x00

Elektrochemiczne (EC) czujniki tlenu (O2) Orbisphere GA2400/GA2800 EX są przeznaczone do monitorowania procesów oraz analizy laboratoryjnej w fazie ciekłej lub gazowej.

Dowiedz się więcej

 

Które procesy wymagają monitorowania tlenu rozpuszczonego?

Oczyszczanie ścieków

Woda wpływająca do zakładu zazwyczaj ma niskie stężenie tlenu rozpuszczonego, ponieważ zawiera substancje organiczne i mikroorganizmy, które zużywają tlen podczas żywienia się substancjami organicznymi.

Monitorowanie pomaga zwiększyć wydajność w zbiornikach napowietrzania. Korzystając z urządzeń pomiarowych tlenu rozpuszczonego online, zakład może obniżyć koszty energii poprzez dostosowanie napowietrzania tak, aby zapewnić poziom tlenu rozpuszczonego wymagany dla danego ładunku organicznego. Ciągłe pomiar i regulacja zapewniają, że mikroorganizmy mają wystarczającą ilość tlenu do spożywania substancji organicznych, a jednocześnie zakład może oszczędzać energię poprzez ograniczenie napowietrzania, gdy to możliwe. 

Poziomy tlenu rozpuszczonego muszą zostać uzupełnione w wodzie odpływającej opuszczającej zakład, aby spełnić wymagania minimalnego poziomu tlenu rozpuszczonego w celu ochrony ekosystemów Przepisy te zapewniają, że ścieki nie wyczerpują poziomu tlenu w ciekach wodnych, do których trafiają.

Ten zbiornik wyrównawczy jest ważnym etapem w uzdatnieniu wody. Monitorowanie rozpuszczonego tlenu zapewnia, że woda wypływająca zawiera wystarczającą ilość uzupełnionego rozpuszczonego tlenu.

Wytwarzanie pary w przemyśle

Ponieważ tlen rozpuszczony powoduje korozję sprzętu, osiągnięcie niskiego lub zerowego poziomu tlenu rozpuszczonego może zapobiegać nieszczelnościom, awariom i przestojom.

Wieże chłodnicze emitują parę wodną do atmosfery. Monitorowanie tlenu rozpuszczonego podczas uzdatniania wód dla przemysłu ma istotne znaczenie dla ochrony przed szkodliwą korozją.

Oczyszczanie wody pitnej

Monitorowanie tlenu rozpuszczonego i temperatury wody źródłowej może stanowić wczesne ostrzeżenie o sezonowym wzroście stężenia manganu. Wysokie poziomy tlenu rozpuszczonego przyspieszają korozję rurociągów z wodą. Niskie stężenia z kolei mogą spowodować wzrost stężenia żelaza , co może powodować odbarwienie wody, gdy zostanie napowietrzona.

Ważne jest, aby utrzymać zrównoważone stężenie tlenu rozpuszczonego w wodzie gotowej wpuszczanej do sieci wodociągowej. Zrównoważony poziom tlenu rozpuszczonego może pozytywnie wpływać na smak wody pitnej.

Szklanka przezroczystej wody jest dobrym przypomnieniem o znaczeniu monitorowania wody pitnej pod kątem niewidocznych substancji chemicznych.

Branża produkcji napojów

Koncerny napojów bezalkoholowych wyznaczyły standardy jakości dla poziomów tlenu rozpuszczonego w celu stabilizacji smaku, zapewnienia trwałości i uniknięcia korozji w opakowaniach puszek.

Browary monitorują poziom tlenu rozpuszczonego, ponieważ fermentacja wymaga natlenienia. Jednakże przy pakowaniu konieczne jest utrzymanie niskich poziomów tlenu rozpuszczonego, aby poprawić trwałość produktu i zapewnić stabilny smak/zapach. ( Rozwiązania w zakresie analizy, testowania i pomiarów napojów)

Producenci wina utrzymują niską zawartość tlenu rozpuszczonego, dodając do produktu, siarczyny zapobiegające utlenianiu, utracie aromatu, przebarwieniom, szybkiemu starzenia się i rozwojowi mikroorganizmów.

Producenci soków utrzymują niski poziom tlenu w celu zapewnienia stabilności smaku.

Szklane butelki przemieszczają się przez zakład produkcji napojów. Monitorowanie rozpuszczonego tlenu ma duże znaczenie dla zarządzania jakością produktu.

Akwakultura

W akwariach i gospodarstwach rybnych do podtrzymywania życia ryb niezbędny jest minimalny poziom tlenu rozpuszczonego wynoszący 4,5 mg/L. Zbyt wysokie stężenie tlenu rozpuszczonego może prowadzić do promowania chorób.

Siatkowe zagrody akwakultury utrzymują uprawiane owoce morza. Ryby wymagają rozpuszczonego tlenu w wodzie, ale jego zbyt wysoki poziom może powodować choroby.

Monitorowanie środowiska

Bez prawidłowego stężenia tlenu rozpuszczonego w zbiorniku wodnym może wystąpić hipoksja – sytuacja, w której nie ma wystarczającej ilości tlenu, aby podtrzymywać życie wodne.

Rzeki takie jak ta wymagają rozpuszczonego tlenu, aby podtrzymywać życie wodne. Zbyt mała ilość rozpuszczonego tlenu prowadzi do hipoksji.

W jaki sposób monitorowany jest tlen rozpuszczony?

Ponieważ tlen rozpuszczony jest rozpuszczonym w wodzie gazem, pomiary muszą być wykonywane w danym, najlepiej w zbiorniku wodnym. Pobranie próbki jednorazowej powoduje wprowadzenie do niej tlenu z atmosfery oraz zmiany temperatury zakłócające dokładność pomiaru.


Czujnik laboratoryjny Intellical LDO101 Luminescent/Optical Dissolved Oxygen (DO) firmy Hach, kabel 1 m

Elektrody

Ponieważ tlen rozpuszczony jest rozpuszczonym w wodzie gazem, pomiary muszą być wykonywane w danym, najlepiej w zbiorniku wodnym. Pobranie próbki jednorazowej powoduje wprowadzenie do niej tlenu z atmosfery oraz zmiany temperatury zakłócające dokładność pomiaru.

Czujniki optyczne

Ta metoda wykorzystuje światło i materiał luminescencyjny do pomiaru stężenia tlenu rozpuszczonego. Takie elektrody wymagają mniejszej konserwacji, lepiej utrzymują kalibrację oraz siarkowodór i inne rozpuszczone gazy nie wpływają na ich działanie. Zapewniają dokładność, stabilność i powtarzalność przy krótkim czasie reakcji.

Czujniki elektrochemiczne

Metoda ta wykorzystuje do pomiaru tlenu rozpuszczonego elektrody galwaniczne lub elektrody Clarka (anoda i katoda w roztworze elektrolitów). W celu zapewnienia dokładności elektrody wymagają częstej kalibracji, a próbki wody należy delikatnie mieszać.


Ampułki AccuVac® firmy Hach z tlenem rozpuszczonym, LR, pk/25

Metoda kolorymetryczna

Indygokarmin reaguje z tlenem rozpuszczonym w wodzie, dając odcień niebieskiego proporcjonalny do stężenia tlenu. Odcień niebieskiego można wzrokowo porównać z próbnikiem lub odczytać jego wartość za pomocą kolorymetru lub spektrofotometru. Ta metoda dobrze sprawdza się w teren, dzięki dobrej mobilności, ale ma swoje ograniczenia. Woda musi być przejrzysta i wolna od cząstek stałych.


Zestaw do badania tlenu rozpuszczonego firmy HACH, model OX-2P

Miareczkowanie Winklera

Metoda ta jest przeprowadzana poprzez dodanie substancji chemicznych (manganu, jodku i wodorotlenku) do próbek wody, aby przeprowadzić reakcję, w której tlen rozpuszczony tworzy roztwór kwasowy. Ilość odczynnika alkalicznego wymaganego do zobojętnienia kwasu za pomocą miareczkowania wskazuje, ile tlenu rozpuszczonego było w oryginalnej próbce wody. Choć w niektórych dziedzinach jest to metoda tradycyjna, jest też czasochłonna i podatna na ludzki błąd. Dla tej metody nie istnieje oprzyrządowanie online.

Często zadawane pytania

W jaki sposób monitorowanie tlenu rozpuszczonego może pomóc zaoszczędzić pieniądze w zakładzie uzdatniania wody?

Nawet 70% budżetu energetycznego oczyszczalni ścieków jest pochłaniane przez silanie systemów napowietrzania. Od lat te systemy były sterowane przez ręczne zmianie nastawy przepływu powietrza, położenia zaworów lub prędkości silnika, ponieważ membranowe czujniki tlenu rozpuszczonego były zawodne. Czujnik LDO umożliwia układom automatyczne sterowanie napowietrzaniem w celu osiągnięcia konkretnej nastawionej wartości tlenu rozpuszczonego, co pozwala dmuchawom na reagowanie w czasie rzeczywistym na ładunek i obniżenie kosztów energii o 30 do 60%.

Dlaczego tlen rozpuszczony jest ważny?

Rozpuszczony tlen jest niezbędny wielu formom życia, w tym rybom, bezkręgowcom, bakteriom i roślinom. Organizmy te wykorzystują tlen w oddychaniu, podobnie jak organizmy na lądzie. Ryby i skorupiaki otrzymują tlen do oddychania przez swoje skrzela, podczas gdy roślinność i fitoplankton wymagają rozpuszczonego tlenu do oddychania, gdy nie ma światła do fotosyntezy. Ilość potrzebne tlenu rozpuszczonego różni się w zależności od stworzenia. Ryby denne, kraby, ostrygi i robaki wymagają minimalnych ilości tlenu (1 - 6 mg/L), podczas gdy ryby żyjące w płytkich akwenach potrzebują go więcej (4 - 15 mg/L). Bakterie i grzyby również wymagają rozpuszczonego tlenu. Organizmy te wykorzystują go do rozkładu materiału organicznego na dnie zbiornika wodnego. Rozkład w wyniku działania mikroorganizmów pełni kluczową rolę w obiegu związków biogennych. Jednakże jeżeli jest zbyt dużo rozkładającej się materii organicznej (z umierających alg i innych organizmów) w zbiorniku wodnym ze słabym obiegiem wody lub bez niej (co zwane jest również stratyfikacją), tlen na niższych poziomach wody będzie szybciej używany.

Co to jest nasycenie tlenem rozpuszczonym?

W stabilnym zbiorniku wodnym bez stratyfikacji, poziom tlenu rozpuszczonego będzie wynosił 100% nasycenia powietrza. 100-proc. nasycenie powietrzem oznacza, że w wodzie jest tyle cząsteczek rozpuszczonego gazu, ile może być w stanie równowagi. W równowadze udział procentowy każdego gazu w wodzie byłby równoważny wartości procentowej tego gazu w atmosferze, która jest znana jako ciśnienie cząstkowe. Woda będzie powoli wchłaniać tlen i inne gazy z atmosfery, aż osiągnie stan równowagi przy całkowitym nasyceniu. Proces ten może być przyspieszony przez napowietrzanie. Możliwe jest, że poziom tlenu rozpuszczonego przekroczy 100% nasycenia powietrza w wodzie w wyniku metod biologicznych.

Jak ciśnienie wpływa na rozpuszczalność tlenu?

Stężenie rozpuszczonego tlenu wzrasta wraz ze wzrostem ciśnienia. Dotyczy to zarówno ciśnienia atmosferycznego, jak i hydrostatycznego. Woda na niższej wysokości nad poziomem morza może pomieścić więcej tlenu rozpuszczonego, niż woda na większej wysokości. Ta zależność wyjaśnia też potencjał „nadsaturacji” wody poniżej termokliny. Przy większych ciśnieniach hydrostatycznych woda może pomieścić więcej tlenu rozpuszczonego, bez jego uciekania i tym samym, może występować niższe nasycenie tlenem rozpuszczonym przy tym samym stężeniu. Nasycenie gazu zmniejsza się o ok. 10% na metr głębokości z powodu ciśnienia hydrostatycznego przy założeniu stałej temperatury wody. Oznacza to, że to samo stężenie tlenu rozpuszczonego może odpowiadać 100-procentowemu nasyceniu powietrzem i jedynie 70-proc. nasyceniu powietrzem 3 metry pod powierzchnią wody.

Co wpływa na rozpuszczalność tlenu?

Dwa zbiorniki wodne, które są w 100% nasycone powietrzem, niekoniecznie muszą mieć to samo stężenie tlenu rozpuszczonego. Jego ilość (w mg/L) będzie zależeć od temperatury, ciśnienia i zasolenia.