下水処理における溶存酸素計の応用
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。下水中の溶存酸素の増加は、嫌気性微生物以外の生物活動を促進し、それによって揮発性物質と自然に酸化しやすいイオンを除去して下水を浄化します。
酸素含有量を測定する主な方法は、自動比色分析法と化学分析法による測定、常磁性法による測定、電気化学法による測定の3つです。水中の溶存酸素量は、一般的に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述べています。
酸素測定センサーは、カソード（通常は金とプラチナ製）、電流を流す対電極（銀）、電流を流さない参照電極（銀）で構成されています。電極はKClやKOHなどの電解質に浸され、センサーはダイヤフラムで覆われています。コーティングは、電極と電解質を測定対象の液体から分離します。溶解したガスだけがコーティングを透過できるため、センサーが保護され、電解質が漏れるのを防ぎ、異物の侵入による汚染や中毒を防ぎます。
対電極と陰極の間に分極電圧が印加されます。測定素子を酸素が溶解した水に浸すと、酸素はセパレーターを通して拡散し、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。[OH-]。塩化銀の電気化学的当量が対電極（電子不足）に沈殿します。酸素分子 1 個につき、陰極は電子 4 個を放出し、対電極は電子を受け取り、電流 4Ag+4Cl-=4AgCl+4e- を形成します。
電流の大きさは、測定された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によって測定された温度信号とともに、トランスミッターに送信されます。センサーに保存された酸素含有量は、酸素分圧と温度の関係を計算するために使用されます。水中の酸素含有量は、関係曲線を使用して計算され、標準信号出力に変換されます。基準電極の機能は、カソード電位を決定することです。
