용존 산소 이론과 응용.

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1 용존 산소 이론과 응용

2 용존 산소의 이론 왜 중요한가 자연수 및 폐수의 용존 산소량(DO)은 물의 물리적, 화학적 및 생화학적 거동과 깊은 관련이 있다. DO를 분석하는 것은 물의 오염도를 측정하거나 폐수 처리 공정의 컨트롤에 필수적인 테스트이다. 불순물을 분해하는 유기 미생물의 성장을 위한 최적의 산소량을 유지하기 위하여 사용된다.

3 요존 산소의 이론 무엇을 알아야 하는가 2가지의 DO 분석 방법 1. Winkler (요드화 분석법) 적정 방법
a. DO의 산화 특성을 이용한 방법 b. 매우 정밀한 방법 c. 간섭을 받기 쉽다 2. Membrane electrode a. 막을 통과하는 산소 분자의 확산 속도를 이용한 방법 c. 막은 불순물에 대하여 확산 차단장치의 역할을 한다

4 용존 산소의 이론 용존 산소 측정 센서 1. 선택적 투과 막에 의해 분산된 전해물질과 접촉하는 2개의 금속 전극으로 구성되어 있다 2. 정상 상태 조건에서 확산 전류는 DO의 농도에 정비례한다. 3. 전류는 농도 단위로 환산된다.(예를 들면 mg/l 또는 ppm)

5 용존 산소의 이론 센서의 유형 전류량 측정식(Amperometric) 1. 전극이 극성을 띄도록 외부 전압이 필요하다
갈바닉(Galvanic) 1. DO에 대한 반응은 자발적이다(fuel cell과 유사) 2. 희생 양극(Sacrificial anode 대개 납)은 주기적인 교환이 필요하다 평형(Equilibrium) 1. 내부 산소와 외부 산소와의 평형 2. 흐름이 매우 적어야 한다

6 용존 산소 측정 센서 작동에 미치는 영향 온도 1. 막의 투과성(확산 속도)에 영향 2. 센서에 박혀 있는 T.C.로 교정
압력 1. 센서에 압력 보상 필요 2. 막을 투과하는 압력을 균일하게 한다

7 용존 산소 측정 센서 작동에 미치는 영향 대기압 1. 산소의 분압에 영향 2. 전극으로 보정 염분 1. 전극의 감도에 영향

8 용존 산소 측정 센서 작동에 미치는 영향 간섭(Interferences) 1. 테프론 막이 대부분의 간섭을 제거한다
2. H2S - 시간이 오래되면 감도가 떨어지고 전극에 해를 입힌다 샘플의 유속 1. 저유속 - 최소 0.15m/sec. 2. 저유속 조건의 클리너/교반기

9 용존 산소의 응용 어떤 산업분야에서 사용하는가 폐수 처리 제지 제약 양식어업

10 용존 산소의 응용 수처리 - 폭기 침전지 2가지의 일반적인 유형
1. 표면 폭기 - 대형 모터에 의해 구동되는 패달이 액체가 폭기되고 교반되도록 휘젓는다 2. 미세 방울 확산 - 공기가 확산기(diffuser)를 통과하도록 컴프레서로 펌핑한다

11 용존 산소의 응용 수처리 - 폭기 침전지 3. 미생물을 위하여 적절한 DO를 유지 하기 위하여 분석기를 사용한다
5. 일반적으로 유입과 방출에 측정된다. 경우에 따라서 탱크의 윤곽을 잡는데 사용된다

12 용존 산소의 응용 제지 대개 부유식 표면 폭기 장치가 있는 대형 폭기조를 가지고 있다
센서의 마운팅이 어렵기 때문에 응용이 쉽지 않다 수처리 분야와 유사한 이유로 사용된다

13 용존 산소의 응용 석유화학 양식 어업 수처리 분야와 유사한 이유로 사용된다 관련된 문제점 - 기름과 그리스로 인한 오염
생선에 적절한 산소를 공급하기 위하여 사용된다 경우에 따라서 유량이 문제가 될 수도 있다

14 용존 산소의 응용 온라인 분석기의 캘리브레이션 캘리브레이션 방법 1. Winkler 적정법
2. 대기압에 의한 공기 캘리브레이션 3. 온도 및 고도에 의한 공기 캘리브레이션 4. 캘리브레이션 된 DO 계기를 원위치에

15 용존 산소의 응용 유지 보수 DO 측정은 센서의 문제가 가장 큰 골칫 거리
1. 난간식 마운팅 어셈블리가 센서의 문제를 최소화 하도록 디자인 되어 있다 2. 필요에 따라 클리너/교반기 또는 제트 스프레이 클리너 사용 부차적인 문제 - 부적절한 유량 1. 클리너/교반기를 사용한다

16 D.O. 의 경쟁 전류 측정 방식/갈바닉 방식 제품의 시장 분포는 가격과 성능에 의해 좌우된다.
주요 구매자 - 공사 도급 업자, 시스템 구성자, 공장 직워, 컨설팅 엔지니어. 일반적으로 도급 업자는 제품이 엔지니어의 구매 사양에 맞으면 제값에 구매하며 구매 후 승인을 받는다. 오래된 장치를 교체하는 폐수 처리 공장의 경우 구매 전에 승인을 원한다. 시중의 모든 장치는 프로그램이 가능한 알람 장치와 싱글 또는 듀얼로 4-20mA가 출력되는 마이크로프로세서가 기본 장치이다.

17 D.O. 경쟁 - 갈바닉 타입 EIT 시리즈 8400 / 20 ATI A15 / 60 센서 와 분석기 진단 기능
복수의 4-20 mA 출력 시스템 가격 $1800 ATI A15 / 60 센서 와 분석기 진단 기능 싱글 4-20mA 출력 자동 세척 및 자가 점검 기능 시스템 가격 $1900

18 D.O. 경쟁 - 갈바닉 타입 Yokogawa EXA400/PB30 Capital Controls 모델 9610
분석기 와 센서 진단 기능 싱글 4-20mA 출력 자동 기압 보정 부유식 볼 센서 마운트 시스템 가격 - 불확실- 대략 $1800 ~ $2000 Capital Controls 모델 센서 와 분석기 진단 기능 싱글 4-20mA 출력 수동 기압 보정 교환식 프로브 카트리지 고장을 최소화하기 위한 프로브 가드 시스템 가격 $1600

19 D.O. 경쟁 - 갈바닉 타입 GLI 모델 63 / 5340D 센서 와 분석기 진단 기능 듀얼 4-20mA 출력
교환식 프로브 카트리지 직관 또는 부유식 볼 센서 마운트 Zullig 센서와 같이 사용 가능 63/5340 시스템 가격 불확실 - 대략 $2000, 63/Zullig 센서는 대략 $4500

20 D.O. 경쟁 - 갈바닉 타입 Royce 9010/9040 w / 94 센서 Royce 9000 w / 95 센서
센서 와 분석기 진단 기능 듀얼 4-20mA 출력 자동 기압 보정 자가 세척 센서 선택 사양 시스템 가격 $2300 모델 과 같은 특성에 4 점식 시스템 Royce 9000 w / 95 센서 저가의 시스템 싱글 4-20mA 출력, 알람 없음 시스템 가격 $1900

21 D.O. 경쟁 - 전류 측정식 Danfoss OXY 2100/1500 Foxboro 873 w / 871 센서
분석기 와 센서 진단 기능 싱글 4-20mA 출력 자동 기압 보정 부유식 볼 센서 마운팅 시스템 가격 불확실 Foxboro 873 w / 센서 분석기 와 센서 진단 기능 듀얼 센서 가능 듀얼 4-20mA 출력 센서의 세척 시스템 선택 사양 시스템 가격 $1600