pHメーターと溶存酸素計の仕組み
まず、水質分析装置の動作原理
1. pHメーターの動作原理
水のpH値は溶解物質の量に依存するため、pH値は水質の変化を敏感に示すことができます。 pH値の変化は、生物の繁殖や生存に大きな影響を与えるだけでなく、活性汚泥の生化学的機能、すなわち処理効果にも深刻な影響を及ぼします。 下水の pH 値は一般に 6.5 から 7 の間に制御されています。水は化学的に中性であり、一部の水分子は次の式に従って自然に分解します: H2O=H プラス OH-、つまり、水素イオンと水酸化物イオン。 中性溶液では、水素イオン H plus と水酸化物イオン OH- の濃度はどちらも 10-7 mol/l であり、pH 値は、10 を底とする水素イオン濃度の対数の負の数です: pH{ {9}}log、中性 溶液の pH は 7 です。水素イオンが過剰な場合、pH 値は 7 未満であり、溶液は酸性です。 それ以外の場合、過剰な水酸化物イオンがある場合、溶液はアルカリ性です。
pH 値は、通常、電位差法によって測定されます。 通常、定電位参照電極と測定電極を使用してガルバニ電池を形成します。 ガルバニ電池の起電力は、水素イオンの濃度に依存し、溶液の pH にも依存します。 このプラントでは、pH センサーと pH トランスミッターを使用しています。 測定電極にはpHに敏感な特殊なガラスプローブがあり、電気を通し、水素イオンを透過できる特殊なガラスでできており、測定精度が高く、干渉が少ないという特徴があります。 ガラスプローブが水素イオンと接触すると、電位が発生します。 電位は、塩化銀溶液に吊り下げられた銀線を使用して参照電極に対して測定されます。 pH 値が異なる場合、対応する電位も異なり、変換器を介して標準の 4-20 mA 出力に変換されます。
2. 溶存酸素計の動作原理
水中の酸素含有量は、水の自己浄化の程度を十分に示すことができます。 活性汚泥を利用した生物処理施設では、曝気槽や酸化溝の酸素濃度を知ることが非常に重要です。 下水の溶存酸素が増えると、嫌気性微生物以外の生物活動が促進されるため、揮発性物質を除去し、自然に酸化されたイオンが下水を浄化します。 酸素含有量を決定する方法には、自動比色分析および化学分析測定、常磁性法測定、電気化学法測定の 3 つの主な方法があります。 水中の溶存酸素量は、一般的に電気化学的方法で測定されます。
酸素は水に溶解することができ、溶解度は温度、水面の全圧、分圧、および水に溶解している塩に依存します。 大気圧が高いほど、水が酸素を溶解する能力が高くなります。 この関係は、ヘンリーの法則とダルトンの法則によって決定されます。 ヘンリーの法則は、気体の溶解度はその分圧に比例すると述べています。
酸素測定センサーを例にとると、電極は陰極 (一般に金と白金でできています)、電流が流れている対極 (銀)、電流が流れていない参照電極 (銀) で構成されています。 電極は、KCl、KOH などの電解液に浸されています。このうち、センサーはダイヤフラムで覆われており、電極と電解液を測定対象の液体から分離することで、センサーを保護し、電解液の流出を防ぎ、液漏れを防ぎます。汚染や中毒の原因となる異物の侵入。 対向電極と陰極の間に分極電圧を印加する。 測定セルが溶存酸素を含む水に浸されると、酸素がダイヤフラムを通って拡散し、カソードに存在する酸素分子 (電子の過剰) が水酸化物イオンに還元されます: O2 プラス 2H2O プラス 4e-® 4OH-。 塩化銀の電気化学的等価物が対電極に沈殿します (電子不足): 4Ag プラス 4Cl- ® 4AgCl プラス 4e-。 酸素分子ごとに、カソードは 4 つの電子を放出し、対極は電子を受け取り、電流を形成します。 電流の大きさは、測定された下水の酸素分圧に比例します。 信号は、センサーの熱抵抗によって測定された温度信号とともにトランスに送信されます。 発信器は、センサーに蓄えられた酸素濃度と酸素分圧・温度の関係曲線から水中の酸素濃度を算出し、標準信号出力に変換します。 参照電極の機能は、陰極電位を決定することです。 溶存酸素センサーの応答時間は、3 分後に最終測定値の 90 パーセント、9 分後に最終測定値の 99 パーセントです。 低流量要件は 0.5cm/s です。
