pH計と溶存酸素分析装置の操作
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と生存に大きな影響を与えます。同時に、活性汚泥の生化学にも重大な影響を及ぼし、処理効果に影響を与えます。下水の pH 値は一般に 6.5 から 7 の間で制御されます。水は化学的に中性であり、特定の水分子は次の式に従って自発的に分解します。H2O=H++OH-、つまり、水素イオンと水酸化物イオンに分解します。中性溶液では、水素イオン H+ と水酸化物イオン OH- の濃度はどちらも 10-7mol/l であり、pH 値は水素イオン濃度の 10 を底とする対数の負の値です。pH=-log なので、中性溶液の pH 値は 7 に等しくなります。水素イオンが多すぎると、pH 値は 7 未満になり、溶液は酸性になります。 逆に、水酸化物イオンが過剰に存在する場合、溶液はアルカリ性になります。
pH 値は通常、電位差測定法で測定されます。通常、定電位の参照電極と測定電極を使用して一次電池を形成します。一次電池の起電力は、水素イオンの濃度と溶液の pH に依存します。工場では、pH センサーと pH トランスミッターを使用します。測定電極には、pH に敏感な特殊なガラス プローブがあります。これは、電気を伝導し、水素イオンを透過できる特殊なガラスでできています。測定精度が高く、干渉防止性能に優れている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参照電極を使用して測定されます。異なる pH 値によって異なる電位が生成され、トランスミッターを介して標準 4-20mA 出力に変換されます。
2. 溶存酸素分析装置の動作原理
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。活性汚泥を使用する生物処理プラントでは、曝気槽と酸化溝の酸素含有量を理解することが非常に重要です。下水中の溶存酸素が増加すると、嫌気性微生物以外の生物活動が促進され、それによって揮発性物質が除去され、自然に酸化されたイオンが下水を容易に浄化します。酸素含有量を測定する主な方法は、自動比色分析および化学分析測定、常磁性法測定、および電気化学法測定の3つです。水中の溶存酸素量は、通常、電気化学的方法を使用して測定されます。
酸素は水に溶けますが、その溶解度は温度、水面の全圧、分圧、水中の溶解塩によって決まります。大気圧が高いほど、水が酸素を溶かす能力は大きくなります。この関係はヘンリーの法則とドルトンの法則によって決まります。ヘンリーの法則は、ガスの溶解度はその分圧に比例するとしています。
酸素測定センサーを例にとると、電極は陰極（通常は金と白金製）、電流のある対極（銀）、電流のない参照電極（銀）で構成されています。電極はKCl、KOHなどの電解質に浸され、センサーは隔膜で覆われています。隔膜は電極と電解質を測定対象の液体から分離し、センサーを保護し、電解質の漏れを防ぎ、汚染や中毒を引き起こす可能性のある異物の侵入を防ぎます。対極と陰極の間には分極電圧が印加されます。測定要素を溶存酸素を含む水に浸すと、酸素はセパレーターを介して拡散し、陰極に存在する酸素分子（過剰電子）は水酸化物イオンに還元されます：O{{0}}H2O+4e-® 4OH-。塩化銀の電気化学的当量が対極（電子不足）に沈殿します：4Ag+4Cl-® 4AgCl+4e-。 酸素分子1個につき、陰極は4個の電子を放出し、対極は電子を受け取って電流を形成します。電流の大きさは、測定対象汚水の酸素分圧に比例します。この信号は、センサーの熱抵抗器で測定された温度信号とともに、変圧器に送られます。トランスミッターは、センサーに保存されている酸素含有量、酸素分圧、温度の関係曲線を使用して水中の酸素含有量を計算し、標準信号出力に変換します。基準電極の機能は、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次のとおりです。最終測定値の90％に達するまで3分、最終測定値の99％に達するまで9分です。低流量要件は0.5cm / sです。
