Misuratori di ossigeno disciolto

Fino al 70% del budget energetico di un impianto di trattamento delle acque reflue viene speso per alimentare il sistema di aerazione. Per anni, questi sistemi di aerazione sono stati controllati modificando manualmente il setpoint del flusso d'aria, le posizioni della valvola o la velocità del motore, poiché i sensori DO a membrana erano inaffidabili. Tramite LDO i sistemi possono controllare automaticamente l'aerazione fino a un determinato setpoint DO, consentendo ai soffianti di rispondere al carico in tempo reale e di risparmiare dal 30 al 60% dei costi energetici.

L'ossigeno disciolto è necessario a molte forme di vita tra cui pesci, invertebrati, batteri e piante. Questi organismi usano ossigeno nella respirazione, come gli organismi terrestri. I pesci e i crostacei ottengono ossigeno per la respirazione attraverso le branchie, mentre la flora e il fitoplancton richiedono ossigeno disciolto per la respirazione in assenza di luce per la fotosintesi. La quantità di DO necessaria varia da creatura a creatura. Pesci di fondo, granchi, ostriche e vermi hanno bisogno di quantità minime di ossigeno (1 - 6 mg/L), mentre i pesci di acque poco profonde ne richiedono livelli più elevati (4 - 15 mg/L). Anche batteri e funghi necessitano di ossigeno disciolto. Questi organismi usano il DO per decomporre il materiale organico sul fondo di un corpo idrico. La decomposizione microbica fornisce un contributo importante al ciclo dei nutrienti. Tuttavia, se vi è un eccesso di materiale organico in decomposizione (da alghe morenti e altri organismi) in un corpo d'acqua con poco o nessun rimescolamento (noto anche come stratificazione), l'ossigeno nei livelli d'acqua più profondi verrà consumato più rapidamente.

In un corpo idrico stabile senza stratificazione, il DO disciolto rimane al 100% di saturazione in aria. La saturazione in aria al 100% significa che l'acqua trattiene il massimo numero possibile di molecole di gas in condizioni di equilibrio. All'equilibrio, la percentuale di ciascun gas nell'acqua sarebbe equivalente alla percentuale di tale gas nell'atmosfera, nota come pressione parziale del gas. L'acqua assorbe lentamente l'ossigeno e gli altri gas dall'atmosfera fino a raggiungere l'equilibrio a saturazione completa. Questo processo viene accelerato dall'aerazione. È possibile che tramite mezzi biologici il DO in acqua superi la saturazione in aria al 100%.

La concentrazione di ossigeno disciolto aumenta all'aumentare della pressione, sia atmosferica che idrostatica. Pertanto, alle altitudini più basse l'acqua può contenere più DO rispetto alle altitudini superiori. Questa relazione spiega anche il potenziale di "ipersaturazione" delle acque al di sotto del termoclino. A pressioni idrostatiche più alte l'acqua può trattenere più DO senza che fuoriesca e, quindi, imporre una minore saturazione DO alla stessa concentrazione. A causa della pressione idrostatica, la saturazione del gas diminuisce del 10% circa per ogni metro di aumento della profondità, nell’ipotesi che la temperatura sia costante. Ciò significa che il DO alla stessa concentrazione può essere alla saturazione in aria del 100% sulla superficie ma solo al 70% tre metri sotto la superficie.

Due corpi idrici entrambi saturi d'aria al 100% non hanno necessariamente la stessa concentrazione di DO. La quantità di ossigeno disciolto (in mg/L) varia a seconda della temperatura, della pressione e della salinità.

L'ossigeno disciolto è una misura della quantità di ossigeno gassoso contenuta nell'acqua. Le acque sane in grado di sostenere la vita devono contenere ossigeno disciolto (DO).

L'ossigeno disciolto entra nell'acqua tramite:

• assorbimento diretto dall'atmosfera.
• movimento rapido dovuto a venti, onde, correnti o aerazione meccanica.
• fotosintesi ad opera della flora acquatica come sottoprodotto di tale processo.