스마트계측기[blog]

이온의 농도가 극히 적은 순수의 pH측정은 대단히 어려우며 그 이유는 아래와 같다. 

 

1 pH Sensor 전극막의 Glass가 극미량이지만 순수 중에 용해하기 때문에 완충작용이 적은 순수의 경우는 Glass에서 용해된 이온에 의해 강력한 pH 

    영향을 받게 된다. 예를 들면 동일한 순수를 동일온도에서 pH를 측정해도 측정 Sensor의 Glass 종류에 따라 pH측정값이 다른 경우가 있다.  

2 기준전극으로부터 미량이지만 염화칼륨용액이 유출되기 때문에 염화칼륨 및 그 불순물의 영향을 받을 수 있다.

3 공기중의 탄산가스(대기의 약 0.03%)가 순수 중에 용해하기 때문에 시간에 따라 pH가 변화한다.

4 측정에 이용된 비이커 등 용기의 오염, 전극에 부착되어 있는 전에 측정했던 액등도 미량이지만 순수 pH의 변화의 원인이 된다

5 흐르는 순수의 pH를 측정하는 경우는 순수의 전기전도율이 극히 작기 때문에 누설전류 또는 외부로부터의 유도전류에 의하여 pH측정이 영향을 받게 된다.  따라서 순수의 pH측정은 ①～④까지의 완충작용의 부족, ⑤와 같이 순수자체의 전기전도율 결여 등에 의하여 순수의 정확한 ​pH를 측정 하는 것이 곤란하며 이에 따라 통상적으로 측정된 순수의 pH값을 신뢰하기 어렵다.  

완충작용이 적은 액의 pH측정방법은 상기한 각 항의 조건에 주의하고 구체적으로는 아래와 같이 주의하여 측정한다.

1, 2, 4의 장애를 피하기 위하여 유동상태의 순수를 측정해야 한다.  

유동상태에서는 각부의 오염물질이 축적되지 않고 Glass전극에 새로운 순수가 접촉된다.  

3의 공기중의 탄산가스의 영향을 없애기 위해서는 측정용기의 기밀이 우선 중요하다.  

2의 기준전극용액의 문제는 비교 전극 각 부분에 이온농도가 적은 용액이 접촉하는 것을 방지하기 위하여 액의 각 부분이 전도율이 높은(예를 들면  

 염화칼륨 용액) 용액으로 흐르게 하여 이온농도가 적은 용액이 직접 접촉하지 않도록 주의한다.  

 염화칼륨액은 순수와 액간 전위차가 안정되어 유리한 점이 있다. 또 분리형 pH 전극을 사용요하는 경우, Glass 전극은 반드시 액의 유동방향에 대해서  

 기준전극의 전에 설치하는 것이 좋다. 그 이유는 기준전극으로부터 유출된 염화칼륨용액이 Glass전극에 접촉하지 않도록 하기 위함이다.  

4의 용기, 전극의 오염물질에 의한 영향을 막기 위해서는 전극과 용기를 순수로 충분히 깨끗하게 세척하는 것이 좋다.  

또 Glass전극은 화학적 내구성이 강한(예를 들면 리튬계 전극) 것을 사용한다 

5에 대해서는 유속을 작게 하여 가능하면 일정하게 유지할 필요가 있다.  

따라서 순수의 수질이 1.0㎲/㎝(1㏁㎝)이하인 경우 원칙적으로 전기전도도에 의해 pH를 추정한다. 

망간 제거법에 대해서

망간은 은백색의 금속으로 원자번호 25, 원자량 54.9308로 통상 2가와 4가의 원자가를 갖는다. 

물속에 녹아 있을 때는 2가이며 무색이지만 산소나 염소에 닿으면 산화되어 4가가 된다. 4가는 검은색으로 물에 잘 녹지 않는 침전물이다.  

독성이 강하고 만성중독증으로 중추신경계의 이상을 초래한다. 

이러한 망간을 제거하는 방법은 용해성 철의 제거방법과 같다. 그러나 철보다는 제거하기 어려우며 철과 공존하는 경우가 많아 철과 동시에 제거한다. 

철분은 침전, 여과로도 제거되지만, 폭기를 하면 가용성 철분이 수산화제이철이 되어 응괴를 형성하여 침전되는데, 수산화제이철은 여과에 의해서 제거된다.

망간의 제거도 폭기법이 이용되지만 효과가 적어, 과망간산칼륨의 주입에 의한 산화법, 망간 Zeolite법, 양이온 교환수지에 의한 교환처리법이 사용된다. 

① 폭기법(Aeration) 

2Fe(HCO3)2 + H2O + O → 2Fe(OH)3↓ + 4CO2

Mn(HCO3)2, MnSO4도 폭기법으로 제거  

F, Mn 제거 : Sodium hexametaphosphate (Sequester; 포착제)로 사용, 1 mg/ℓ 존재시 2 mg/ℓ 주입한다. 

용해된 철과 결합하여 용해성의 복합체 형성하여 수산화 제이철 결절체(Tubercules)의 생성을 방지.

② 알칼리제법 

유기물과 함께 콜로이드상으로 된 철에 유효하다.  

알칼리제로는 소석회, 소다회 등을 사용하며, 동시에 황산반토(황산알루미늄)를 가하여 응집침전을 촉진시킨다.  

③ 염소법  

염소를 주입하여 산화하는 방법으로 특히 망간 제거에 유효하며, 원수 중의 함유량이 적은 경우에 한한다.  

④ 과망간산칼륨법 

KMnO4의 산화력을 이용하는 방법으로 망간제거에 유효하다. 2가의 가용성 망간이 불용성인 4가의 MnO2로 된다.  

MnO2는 미립자로 침전이 어려우므로 황산반토를 가하여 응집침전시킨다. 그러나 KMnO4는 유해하므로 잔류되지 않도록 적당히 주입하여야 한다. 

⑤ 접촉산화법 

MnO2와 인공적으로 부착시킨 망간砂나 MnO2를 함유한 pyrolusite(이산화망간광) 광석을 여과사로 전염소처리를 병용해서 여과하는 방법이다.  

염소에 의한 산화력과 모래에 부착된 MnO2의 촉매작용에 의한 복식산화법이다. 

⑥ 전해법 

알루미늄판을 극으로 세운 전해조에 소량의 식염을 가한 후 정수를 통하고 직류를 보내면 Al+3가 용출되는 동시에 산소가 발생하며 Al+3은 수산화알루미늄 

으로 된다. 이 전해조를 통과한 물을 원수에 혼합시켜 교반한 후 모래여과한다. 철은 발생기 산소로 산화되는 동시에 활성도가 큰 Al(OH)3에 의해 응집제거 된다.  

⑦ 이온교환법 

이온교환수지를 통과 시켜 망간뿐만 아니라 철분, 석회, 마그네슘 등을 모두 제거하고 나트륨 이온으로 바꾸어 연수를 만들기 때문에 공업용수처리에 아주  

널리 사용하는 방법이다.  다만 이온교환수지에 철분과 망간이 계속 흡수되면 소금으로 재생이 안되기 때문에 제철회생제라고 하는 특수한 약품을 사용하든가 

아니면 염산에 수지를 처리하여 다시 나트륨 형으로 바꾸는 작업을 병행해야 한다. 

⑧ 철 박테리아 이용 

 출처 : 인터넷 자료 정리

Ground Loop로 인해 발생할 수 있는   현상 및 확인방법 그리고 해결책에 대한 내용을 소개

Ground Loop로 인해 발생할 수 있는 현상 및 확인방법 그리고 해결책에 대한 내용을 소개한 미국 Sensorex사의 자료를 소개 합니다.

Hamilton ARC 센서에 대해서

pH, DO, EC 등 다양한 형태의 센서가 공급되고 있으며 주요 특징은 다음과 같다.


(1) ARC Vital : 측정장비(Meter)의 사용을 없애고, 신뢰성 있는 측정값의 획득

- 기존 설비에서 사용자는 측정장비(Meter)없이 컴퓨터나 PLC등의 설비에 아날로그 신호나(4~20mA) 디지털 신호(RS232C or RS485)로 연결하여 센서를

     사용할 수 있다. 아날로그 신호(4~20mA) 출력은 pH, DO, 전기전도도의 저전류, 저전압보다 더욱 안정적이고 신뢰성이 있는 데이터 전송이 가능하다.

- 휴대용 ARC View기기는 실험실 교정이 가능하며, 교정 기록의 유지 및 저장이 가능하다.

- ARC 센서의 다양한 출력 기능은 고가의 미터 및 트랜스미터의 사용이 필요치 않다.

- ARC 센서는 실험실에서 교정하고 구성하여 설치 시간과 비용을 줄여준다. 

 

(2) ARC Versa : 다양한 출력 기능, 휴대용 ARC View로 센서관리, 무선통신 선택

- 휴대용 ARC View와 ARC Wi를 사용하여 무선으로 데이터를 모니터링 할 수 있다.

 -  아날로그 신호(4~20mA) 출력과 Modbus 표준 디지털 신호(RS232C or RS485)출력 기능이 있다.

 

(3) ARC Vision : 현장의 운전 최적화를 위해 첨단 센서기술과  최신 네트워킹 및 무선통신 기능을 결합한다.

- 다양한 형태의 출력기능이 간편한 유무선 네트워킹을 가능하게 한다. 

- 여러개의 센서를 구성하고 관리하는데 사용자의 오류를 줄이고, 구성시간을 단축시킨다.

-  온,오프라인 디지털 센서관리로 고장에 의한 운정중단을 제거하고, 센서의 수명연장 및 공정의 정확도를 증진시킨다.

엔드레스 하우저 Memosens에 대해서

Memosens 센서의 특징은


아날로그 신호는 센서의 헤드에서 디지털 신호로 변환되어 통신된다. 

1. 센서의 헤드에 메모리가 내장되어 교정, 사용 정보 등의 이력(예: 총 운전시간, 최고 최저의 pH 값, 최고 최저 온도 등)이 저장되며, 이 데이터는 센서의 예상

유지보수 시기를 알수 있게 해주어 측정 루프의 유효성을 증대시켜준다.

2. 미리 교정된 센서를 현장에서 재교정 없이 간단하게 교환설치가 가능하므로, 현장 교정이 필요 없고, 교정은 최적의 환경인 실험실에서 간단하고 정교한

교정이 가능하다.

3. 디지털 신호는 전자파의 영향에서 자유롭기 때문에 센서와 변환기의 거리를 자유롭게 증가시킬 수 있다.

4. 센서 헤드와 케이블은 전자기 유도방식으로 연결되므로 접점부분이 비전도성 물질로 되어있고 이로 인해 습기, 부식, 전자파 취약성 등의 모든 문제점을

근본적으로 해결했다. 메모센스는 케이블과 센서 헤드에 각각 유도 코일이 있어서 코일에 유도되는 유도기전력을 이용하여 전원과 신호가 양방향으로 전달

된다. 유도식 접점부는 도전체의 접촉이 필요 없으므로 PPS재질로 완전히 싸여져 있다. 따라서 습기에 대한 취약성은 완전히 해결됐다.

실제로 물속에서 센서를 연결해도 센서의 동작에 전혀 문제가 없다.



센서 헤드에 저장되는 데이터는 다음과 같다.


(1) pH변화에 따른 전압변화, 즉 센서의 기울기(mV/pH)

(2) 센서의 제로 포인트(pH)

(3) 센서의 마지막 교정 날짜와 시간 기록

(4) 총 교정 횟수

(5) 마지막 교정에 사용된 첫 번째 및 두 번째 버퍼의 pH 값

(6) 마지막 교정과 비교하여 바뀐 기울기와 제로 포인트

(7) 교정에 사용된 변환기의 시리얼 번호  

메틀러 ISM(Intelligent sensor management)에 대해서

총질소(Total Nitrogen)에 대해서

총질소(Total Nitrogen)는 무기성 질소와 유기성 질소의 총합이며, 무기성 질소는 암모니아성 질소, 질산성 질소, 아질산성 질소의 합이다.  

유기성 질소는 단백성 질소와 비단백성 질소의 합을 말한다. 유기성질소가 분해되어 암모니아성 질소로 되고 나면 총질소는 실질적으로 무기성 질소를 나타 내는 것이 된다. 

자연계에서 질소는 순환하게 되는데 이에는 미생물과 효소가 관여하는 호기성분해에 의하여 변화과정을 거친다.  

즉 암모니아성 질소는 아질산성질소로, 아질산성질소는 질산성질소 형태로 산화한다. 

식물성 플랑크톤은 자연계에 있는 N2, HNO3와 같은 무기질소를 고정하여 암모니아성 질소 또는 식물성 단백질을 생성하여 증식한다.  

한편 이것을 먹는 1차 소비자인 동물 플랑크톤, 어류 등은 식물성 단백질을 동물성 단백질로 바꾼다.  

이와 같은 현상은 물론 물속에서만이 아니라 육상에도 일어나게 된다. 그러한 생물의 생활활동에 따라 각종 단백질, 아미노산, 요소, 요산 등이 배출되며, 생물의 유체에서도 유기체인 질소화합물이 자연계로 돌아오게 된다. 

자연수계에서도 이들의 유기성 질소는 호기성균에 의하여 분해되어 안정한 질소화합물로 변모하는 것이다.  

그 속도는 자연계에 비하여 인공의 수처리계에서 매우 빠르게 진행될 수 있다.  예를 들면 하수처리장의 활성슬러지공법에 의하면 10～20시간에 이와 같은  질산화(nitrification)가 어느 정도 달성되고, 질산화균의 활동을 높이면 보다 빨라질 수 있다. 

안정화된 무기성질소는 질산호흡, 아질산호흡을 하는 생물에 섭취․고정되든지 또는 탈질균에 의해 N2, N2O의 형태로 유리되어 대기로 방출된다.  

이와 같이 필요에 따라 인위적인 수처리 조작에 이와 같은 조작을 행하면 총질소의 감소를 유도할 수 있다. 혐기성 분해가 이루어지는 상황에서도 질산환원균,  아질산환원균, 탈질균 등이 작용하여 활동하므로 시간이 경과함에 따라 총질소는 감소하게 된다. 

따라서 총질소를 측정하는 것은 이와 같이 중요한 의미를 가지고 있으며 수처리의 조작뿐만이 아니라 호소와 해양의 부영양화 억제 혹은 생태계의 제어에  중요한 지표가 된다.  

암모니아성 질소에 대해서

단백 암모니아성 질소가 호기성균에 의하여 무기성 질소로 변하지만 그것은 암모니아성 질소로 된다는 것을 의미한다. 

지표수와 천층 지하수의 속의 암모니아성 질소는 대부분이 유기적인 오염 특히 분뇨성 오염에 유래하지만 공장 폐수의 경우는 그렇지 않다.  

암모니아는 생물 성장에의 영향, 관의 부식, 염소 소독의 문제에 관련하고 있어서 각국은 용수에 있어 그 기준치를 정하고 있다.  

암모니아성 질소가 어느 정도 이상 존재하면 헤모글로빈과 산소의 결합 작용이 방해받는다.  

물고기에 있어서 0.3 mg/ℓ의 농도에서도 혈액중의 산소량이 감소하였다는 보고도 있다. 

특히 수도수에서 이 암모니아성 질소가 골치거리인 것은 소량의 암모니아성 질소에 대하여 대량의 염소가 필요하다는 것이며, 불연속점 염소처리장의 경우  

암모니아성 질소의 약 10배 정도의 염소 주입이 필요하게 된다. 이 때문에 수도원수의 암모니아성 질소는 당연히 낮은 값을 유지하여야 한다.  

수도수뿐만이 아니라 관개용수에 있어서도 암모니아성 질소는 매우 문제가 된다. 관개용수 중에 과잉량의 암모니아성 질소가 존재하면 뿌리가 썩는 등의  

장애를 일으킨다. 

수중에서 암모니아(NH3)의 형태로 존재하는 것은 매우 적으며 암모늄이온(NH4+) 또는 수산화암모늄(NH4OH), 염화암모늄(NH4Cl) 등의 형태로 된다.  

그 기초 반응식은 다음과 같다. 

NH3 + H2O ↔ NH4OH ↔ NH4+ + OH- 

위의 식에서 수산화암모늄의 해리정수는 1.8×10-5이다.  따라서 반응식은 다음과 같다.

pH = 6에서 이 비는 1,800이고, pH = 7.0(중성)에서 180, pH = 8에서 18이다. 그러므로 암모니아성 질소는 대부분 암모늄이온으로 존재한다. 

아질산성 질소 및 질산성 질소에 대해서

Nitrosomonas와 같은 박테리아의 존재하에 암모니아성 질소는 아질산성 질소(nitrite nitrogen)로 변화된다. 

NH4+  + O2 → NO2- + 2H+ + H2O

아질산성 질소는 소화기관에서 메트헤모글로빈증을 일으키는 것 이외에 여러 가지 장애를 일으키는 물질이다.  

아질산성 질소가 존재하면 비교적 오염이 오래되지 않았음을 알려 주며 또 생물학적인 안정화가 아직 충분히 진행되고 있지 않음을 알려 준다.  

자연계에서 아질산성 질소는 비교적 빠르게 질산성 질소로 변화하기 때문에 고농도의 아질산성 질소는 발견되지 않는다. 

아질산성 질소는 음용수에도 그리 좋은 영향을 주지 않으며 공업용수에도 환영받지 못한다.  

예를 들면 염색공업이나 양조공업에 있어서 아질산성 질소를 함유한 물은 이용가치가 매우 없다.  

그러나 암모니아성 질소, 질산성 질소와 함께 식물성 플랑크톤에 있어서는 필수 영양 물질이며 부영양화 원인 물질의 하나이다.  

아질산성 질소는 Nitrobacter와 같은 질산균에 의하여 질산성 질소로 변화한다. 

NO2-   + O2 → NO3-

질산성 질소의 형태로 되면 일단 안정한 무기성 질소라고 할 수 있다. 암모니아성 질소에서 질산성 질소에 달하는 과정은 인공적인 수처리계에서는 충분한  

효소의 공급과 호기성 생물이 존재하면 수 시간 정도에서 달성할 수 있다.  

그러나 통상의 활성 슬러지처리만으로는 질산성 질소 이상의 단계 즉, N2, 또는 N2O까지 환원할 수 없다. 

질산성 질소 자체는 그리 독성이 있는 것은 아니지만, 물의 오염의 과정을 나타내는 지표 물질로서 중요하다.

MLSS를 일정하게 유지하는 방법은?

이 방법에서 운전자는 방류수의 질이 적당하고, 미생물군의 침전이 좋은 상태를 유지하기 위하여 일정 MLSS양을 선정한다. 

적절한 MLSS양의 선택은 시행착오에 의해 이루어지며 충분한 폭기 상태에서 대개 1000~35000ppm이 된다.
순수한 O2를 폭기할 경우는 MLSS양을 증가시켜야 한다. 운전자는 주기적으로 MLSS를 측정해야 하며, 적절한 MLSS 유지를 위하여 침전조 슬러지의 반송과 

폐기율을 조정해야 한다.
이론상으로는 MLSS 필요량만이 결정되지만 반송율과 반송SS의 농도를 알면 더욱 효과적이다.
그러나, 중요한 F/M비가 부하변동에 따라 다르기 때문에 전체 처리과정이 불안정하며 유량과 BOD 부하의 급격한 변동은 특히 문제가 되는데 미생물 군의  

침전이 잘 안 될 경우 방류수의 BOD와 SS부하가 높게 된다. 

MLSS 법은 부하변동에 대응하기에 비교적 불안정한 방법으므로 유입폐수의 질도 감시하여 운전자가 사전에 대책을 세울 수 있도록 해야 한다.
 

방류수쪽의 SS측정은 법적으로 규제되어 있는 방류수 규정을 위반함으로써 벌금이나 부과금을 내야하는 사태를 미연에 방지하기 위한 것이다. 

즉, 방류수의 SS측정값으로 방류수의 BOD값을 정확하게 추정할 수 있으므로 방류수 규정을 위반하는 사태를 예방할 수 있다. 

반송슬러지의 농도 측정은 MLSS양을 일정하게 유지하거나 수정하는 데 대단히 유용하다. 또한 반송오니 농도는 미생물군의 침전특성과 처리시설에서 진행 

되는 불안정 요소를 사전에 알 수 있게 해준다.
 

슬러지 퇴적계면 검출기는 침전슬러지 깊이를 알려주는 것인데, 침전조의 성능은 결국 슬러지퇴적층(Blanket)의 위치와 관계되므로 잉여슬러지 폐기율을 

결정하는 데 필수적인 것이다.
 

일정 MLSS처리 방법은 본질적으로 불안정하기 때문에 단순히 이 방법에만 의존하는 운전자는 별로 없다.  

일반적으로 안정성을 유지하기 위한 보정을 MLSS에 가하기 위하여 위에서 논의한 보조측정을 따른다. 일정 MLSS법에서 얻은 실제적인 경험을 토대로, 활성 

슬러지법에 관계되는 생물역학의 이론적인 표본화 및 더욱 정교한 제어전략이 개발되었다. 

일정 F/M비(영양-미생물비)

이 방법은 폭기조 내의 F/M비를 일정하게 하는 방법으로 일정 MLSS법의 불안정성을 극복하기 위하여 개발되었다.  

미생물군의 불안정한 침전특성의 원인은 미생물종의 분포(숫자)와 미생물군 내의 유기체의 이동성에 기인한다는 것이 알려졌으며 각 유기체(미생물)에 공급 

하는 영양을 조절함으로써 미생물군의 상대적인 증식분포와 유기체의 이동성, 즉 F/M비가 제어된다는 것이 발견되었다. 

 


섭취할 양분이 풍부할 경우, 즉 F/M비가 클 경우 자유롭게 움직이는 박테리아가 생물군중의 대부분을 차지하며 계속 증식되는 과정에 있다,
어리고 이동성이 높은 박테리아로 구성된 생물군은 크기가 작기 때문에 침전이 잘 안 되므로 이 박테리아는 침전조의 출구를 통해서 씻겨 넘어가 방류되어  

SS(부유물질)로 나타난다. 또한 이 박테리아들은 살아 있기 때문에 방류수의 BOD 부하를 크게 증가시킨다.
 

영양이 불충분할 경우, 박테리아는 증식을 중단하고 살아남기 위한 영양만을 섭취, 소모시킨다.
그들은 이동성을 유지하기 위한 충분한 에너지를 섭취하지 못하므로 폭기조와 침전조에서 서로 충돌하며 응집을 일으킨다.  

또한 이런 조건 하에서는 원생동물과 윤충류(Rotifer) 등 비교적 크기가 큰 미생물들이 많이 증식되는데, 이런한 큰 유기체들이 작은 응집입자와 잔존하여  

자유롭게 움직이는 박테리아의 대부분을 잡아먹는다.  

따라서 F/M비가 작을 경우 침전입자의 평균크기가 대단히 커지고 표면적에 대한 질량의 비가 높아져서, 결국 두 가지 요인에 의해 침전이 잘된다.
 

F/M비가 더욱 낮아지는 악조건에서는 사상균류가 살아남아 증식하는데 이 유기체들은 표면적이 크기 때문에 영양섭취에 있어 다른 유기체보다 훨씬 가벼우 

므로 침전성이 감소되어 침전조 내에서의 지연시간이 길어진다.  실제로 방류수의 SS가 최소로 되기 위해서, 대표적인 도시하수 처리 경우 F/M비가 0.6이  

됨을 알 수있다. F/M비를 최적 값으로 일정하게 유지하는 제어법에 대하여 위생 미생물학자들의 지식을 빌 경우 상당한 이점이 있을 것이다.
 

이론상으로 이 제어법은 오염물질의 영양값과 MLSS만을 측정하기 때문에 쉽게 기기설치를 할 수 있다.  

제어상의 견지에서 볼 때, 실제로 우리가 제어하려는 것은 미생물군 내의 특정 미생물 구성원들이 영양원으로부터 섭취하는 에너지라는 사실을 명심해야  

한다.  이와 같은 개념은 산업폐수에 더욱 중요하며 이 경우 일반 도시하수에 포함되어 미생물들에게는 유기물의 영양값이 상대적으로 낮은 편이다.

그러나 산업폐수 시설에서 발생되는 특정 미생물들에게는 대단히 영양값이 높은 편이다.
폐수의 영양값 측정에 있어서 가장 오랫동안 보편적으로 사용되어 왔던 방법은 BOD5 시험법이다.
이 BOD시험에서, 일단의 미생물들이 BOD병 내의 폐수에 식종되어 5일간 저장된 상태에서 소모된 영양분의 양은, 미생물군이 영양분을 산화시키기 위해  

소모한 용존산소의 양을 측정하여 추정한다.
 

이 방법은 너무 긴 시간을 요하므로 제어목적에 적합하지 못하다. 측정지연을 극복하기 위하여 BOD 대신 고안된 두 가지 기술적 방법이 바로 COD와 TOC이다. COD시험법은 산으로 폐수를 산화시켜 소모된 산소량을 측정하는 것이며 습식시험법이라 1시간 정도의 측정시간을 요한다.
TOC시험법은 유기물을 연소하여 산화시킨 후 이때 생성된 CO2를 측정하여 소모된 산소 요구량을 추정하는 방법인데 1분정도의 시험시간을 요한다.
COD나 TOC 시험법도 미생물군의 영양값을 정확하게 제시해 주지는 못하지만, 폐수의 특성이 변하지 않고 일정한 경우엔, COD, TOC, BOD5 값이 좋은 상관 

관계를 갖기 때문에 제어에 별 문제가 없다.  그러나 폐수의 특성이 심하게 변하는 산업폐수의 경우, COD, BOD, TOC만 으로는 층분한 제어를  할 수 없다.  

 

그러나 도시하수 처리의 경우 이방법이 일정 MLSS법보다는 더욱 높은 안정성을 가져다 주며 따라서 일정 F/M 제어법이 널리 쓰인다.
여기서 F/M의 F, 즉 영양은 BOD값으로 추정하며 미생물의 양은 SS분석기를 이용하여 측정한다.  

일정 MLSS법과 마찬가지로 이 방법에도 보조측정, 즉 원폐수, 방류수, 반송슬러지의 SS측정이 중요하다.  

뿐만 아니라 침전조의 퇴적계면 측정도 상당히 중요하다.

분말활성탄과 입상활성탄의 비교에 대해서

입상 활성탄처리법

1 처리방법 : 입상활성탄처리는 통상의 여과와 염소소독의 중간에서 실시하며 연속처리 또는 비교적 장기간 공용시 적용된다.  

    기존여과지를 이용, 다층여과지에 적용시켜 처리하는 경우도 있다.   

2 여과속도 : 240～480m/d (급속여과의 2～4배)

3 여과방식 : 중력식(대규모)과 압력식(중․소규모)

4 여층두께 : 1.5～2.0m

5 역세척방법 : 표면 세척 + 역세척 또는 표면 세척 + 공기세척 + 역세척

6 역세척 횟수 : 7～10일에 1회 정도

원 수 ⇒ 생물학적처리 ⇒  전 오존처리 ⇒ 응집침전 ⇒ 급속여과 ⇒ 후 오존처리 ⇒ 입상활성탄 ⇒  염소소독 ⇒ 송수  

상수원수 검사항목 및 검사주기 및 먹는물 검사항목 및 검사주기는?

비 고  

1. 채수지점 

가. 하천수, 호소수 및 계곡수 등의 표류수의 경우에는 취수구에 흘러들기 직전의 지점에서 채수한다.

나. 복류수의 경우에는 취수구에서 가장 가까운 지점에서 1회, 착수정에서 1회를 채수하여 각각 검사한다.

다. 지하수의 경우에는 취수구에서 채수한다.

2. 검사방법 

가. 불소, 셀레늄, 암모니아성 질소, 질산성 질소, 카바릴, 1,1,1-트리클로로에탄, 테트라클로로에틸렌, 페놀, 보론 및 지하수항목  

     :「환경분야 시험·검사 등에 관한 법률」제6조제1항제6호에 따른 환경오염공정시험기준에 따른다. 

나. 그 밖의 측정항목 :「환경분야 시험·검사 등에 관한 법률」제6조제1항제5호에 따른 환경오염공정시험기준에 따른다. 

먹는물 검사항목 및 검사주기

1) 일반세균, 총 대장균군, 대장균 또는 분원성 대장균군 항목은 반드시 매주 1회 이상 검사, 기타 항목은 지난 1년간의 수질검사결과에 따라  

    매월 1회 이상으로 조정하여 검사 가능 

2) 일반세균, 총 대장균군, 대장균 또는 분원성 대장균군, 암모니아성 질소, 질산성 질소, 과망간산칼륨 소비량, 냄새, 맛, 색도, 수소이온 농도,  

    염소이온, 망간, 탁도 및 알루미늄 항목은 반드시 매월 1회 이상 검사를 실시하고, 기타 항목은 지난 3년간의 수질검사 결과에 따라 매분기  

    1회 이상으로 조정하여 검사 가능 

3) 지난 3년간의 수질검사 결과에 따라 매 반기 1회 이상으로 조정하여 검사 가능 

※ 먹는물 수질기준 및 검사 등에 관한 규칙 제4조 및 별표1에 따라 실시, 마을상수도 등의 경우 매 분기검사중 연간 전항목 검사가 중복되는   분기는 연 1회 전항목 검사로 대체(전산입력 필수)  

전기 전도도 측정기의 현장 적용 분야 
 

- Demineralizers/Deionizers 

 

Two-bed Deminerallizers 

Two-bed 광물제거기에서 합성수지는 bed를 관통하는 양이온과 음이온을 흡착한다. 전도도 센서는 양이온 bed의 배출구에 위치하여 전도도의 강하로 인한  

합성수지의 소모를 신호한다. 또 전도도 센서는 음이온 bed의 배출구에 위치하여 전도도 상승으로 인한 양쪽 bed의 합성수지의 소모를 신호한다.  

큰 규모의 광물제거기에서는 일반적으로 재생된 산과 부식제의 강도를 모니터 하고 광물제거기를 제자리에 위치시키기 위해서 추가 전도도 측정 시스템을  

사용하고 있다. 적당히 운영되는 이온제거기는 모든 이온 불순물을 98~99.9% 제거한다.  

최종 생산수는 이론적 순수라고 판단되는 0.056㎲/cm 의 전도도 값을 갖게 된다. 

 

높은 전도도 값(25㎲/cm 이상)을 갖지 않은 수용액, 고순수(HPW)는 정확한 전도도 측정을 위해 특별히 고려해야 할 사항이 있다.  

센서는 이온이 증가하는 HPW에서 용존되지 않는 물질로 만들어져야 한다. 센서는 공기가 막힐 수 있는 곳에서는 불안정한 수치기록을 유발할 수 있는 공백이 

없어야 한다. 또 매우 빠른 반응과 알려진 참 셀값 “K”과 “T”요소와 함께 정확한 (± 0.1℃) 온도 보정 장치를 가져야 한다.  

분석기는 마이크로 프로세서 기반이면서 HPW 측정 알고리즘을 가져야 한다. 

 

Mixed-bed Deminerallizers 

혼합 bed 이온제거기 안에는  음이온과 양이온 합성수지가 혼합되어 있다. 이것은 여러 개의 two-bed 이온제거기를 연속으로 이어 놓은 효과를 가지며 더  

양질의 물을 얻을 수 있다. 전도도 센서는 배출물을 모니터링 한다. 전도도의 상승은 어느 한 쪽의 합성수지의 감소를 신호하며 이것은 two-bed 이온제거기와 

비슷하다. 추가적으로 전도도 측정 시스템은 씻겨져 내려간 만큼의 산과 부식제, 재생된 용액을 모니터 할 수 있다.  

 

-  Heat Exchanger Leakage 

많은 액상 생산물의 생산은 plate 혹은 코일 형태의 열 교환기에서 증기로 가열된다. 열교환기로부터의 증기 응축은 증기트랩을 통해 모아져 응축 탱크로 되 

돌아오게 된다. 스팀 코일의 파손은 잠재적인 부식성 물질이 보일러로 들어올 수 있게 한다. 열 교환기를 사용하는  많은 산업화학적 응용은 전도성 불순물을  

포함하고 있다. 전도도 측정 시스템은 높은 전도도 값을 유발하는 누출이 발생하였을 경우 알람이나 오토매틱 dump 밸브를 제공하고 있다.  

열 교환기가 뜨거운 용액을 식히는 용도로 사용될 때 같은 측정을 제공한다. 

 

생산물이 이온을 포함하지 않게 만들어진다고 하더라도 hydrocarbon 생산물은 같은 전도도 측정치를 필요로 한다.  

그러나 수치들의 결과는 꽤 상이하게 나온다. 이 경우에 가열 혹은 냉각 medium이 희석되었기 때문에 누출이 전도력 수치의 감소를 유발했다고 볼 수 있다.  

열 교환기 모니터링에 대한 더 효과적인 접근은 열 교환기의 inlet 과 outlet에 설치된 두 개의 센서를 분석기에 사용하는 것이다.  

각 센서의 확실한 기록 대신에 그 둘간의 차이를 모니터 하는 것이다. 누출이 일어난다면 그것들은 즉시 그 차이를 보일 것이다. 

 

- Distilled Water 

증류수의 순도는 전도도 값에 의해 결정되어진다. 전도도 값은 증류기의 배출 라인에서 측정한다.  

이 물의 저장 용기가 있다면 그것 또한 모니터 할 수 있을 것이다.  

 

-  Chemical Peeling 

통조림 제조 공정에서 감자, 양파, 복숭아 같은 많은 과일과 야채가 그들의 껍질을 느슨하게 하기 위해 콘베이어 위에 놓여져 뜨거운 부식성 가성소다 조  

안으로  들어간다. 부식제의 강도는 수조와 수조의 농도를 같은 수준으로 유지하는데 사용되는 순환 펌프의 inlet 사이에 설치된 전도도 센서에 의해 측정된다. 수조는 결국 먼지, 껍질, 그 외의 다른 물질들에 의해 오염되고 점도는 높아지게 된다. 수조의 청소가 필요할 때 전도도 값의 변화가 신호된다.  

 

- Boiler Operation 

 

Boiler Blowdown 

용존성 고형물은 보일러수의 증기가 발생하는 곳에 집중된다. 보일러 설계에 의존하여 적절한 보일러 운영에는 고형물의 집중이 적정 한계 이하로 유지되는  

것이 필요하다. 보일러수의 일정 부분을 배출하고 고형물 함유량이 적은 첨가된 공급수를 통하여 물의 레벨을 유지해야 한다.  

배출은 일반적으로 TDS(Total Dissolved Water) 로써 측정된다. 

 

condensate 

반송된 응축물의 모니터링은 전도도 측정 시스템의 가장 큰 사용 중의 하나이다. 증기가 만들어지는 곳에서 반송된 응축물은 산, 부식제, 도금용액, 소금물 등에 

오염될 수 있다. 이 오염물들은 전도도 분석기를 통하여 쉽게 발견할 수 있다. 다른 공정에서는 응축물이 설탕시럽, 기름, 기타 비이온성이지만 이온성 불순물을 

포함하고 있는 물질 등과 같은 것을 포함 하고 있을 수도 있다. 전도도 측정은 이러한 불순물을 탐지하는 실제적인 방법을 제공한다.  

증기에 의해 전기가 발생될 때, 수냉용 응축기는 보통 액상 샘플이 전도도을 만드는 것을 보장하도록 온도와 압력을 차감시키는 터빈 다음에 사용된다.  

반송수로 사용된 고순도 응축물 내의 냉각수의 적은 누출량은 심각한 문제이다. 

누출의 탐지 감도를 개량하는 것에 대한 많은 계획이 궁리 되어왔다. 그 중 가장 성공적인 것은 Larson-Lane Condensate Analyzer (U.S. Patent 2,832,673) 

이다. 어떠한 측정의 감도의 주요한 한계는 부식을 막는 알칼리성 대기를 유지하기 위해 첨가된 amine의 존재이다.  

Amine은 용해성이고 물에서 전도성이 있으며 누출이 발생하였을 때 전도도의 변화를 감추게 된다. Larson-Lane Condensate Analyzer는 작은 양이온  

교환기에 샘플을 통과시켜 amine의 방해를 막는다. Amine이 처리공정에서 제거되는 것 뿐만 아니라 추가적으로 누출물의 염분을 그에 상응하는 무기 산으로 

변환시켜준다. 산은 염분보다 세배 정도 전도성이 강하기 때문에 합성 전도도 지표는 표본 측정보다 훨씬 더 민감하다.  

많은 실용적인 증기 연구소에서 Larson-Lane Analyzer는 응축물 배출구에서 뿐만 아니라 더 가열된 배수구와 탈기구에서 사용되고 있다. 

 

Steam 

증기는 적절한 샘플 조절 기구와 전도도 측정 시스템에 의한 보일러 물의 잔량의 확인으로 사용될 수 있다.  

스팀이 열원으로 사용되거나 왕복증기엔진의 운전에 사용될 때 1ppm TDS 이하의 감도는 일반적으로 필요하지 않다. 이런 경우에, 적절한 샘플링 시스템은  

적당한 사이즈의 냉각 코일과 온도와 압력을 떨어뜨릴 조절판 밸브로 이루어져 있다. 샘플의 전도도 값은 모니터 된다. 

터빈의 운영을 위해 증기가 사용되는 곳에는 더욱 엄중히 증기발생기의 설치가 요구된다. 적은 양의 고형물은 터빈을 더럽히고 효율을 감소시킨다.  

증기의 온도와 압력을 낮추고 응축된 샘플을 제공하기위한 냉각기의 사용은 보통 증기내 고형물의 레벨이 1ppm TDS 이상에서 실행 된다.  

그러나 터빈의 운영에 이것보다 얼마간 더 좋은 증기순도가 요구된다면 좀 더 정교한 샘플 조절이 필요하다. 

Larson-Lane Steam Analyzer(U.S. Patent 2,832,673)은 전도도 측정값의 감도를 실질적으로 높인 온도, 화학 분석기이다.  

용존 고형물 뿐만 아니라 carbon dioxide, 암모니아, amine 같은 휘발성 성분 까지도 응측 증기에 제공되어 진다. 샘플의 가스를 제거하는 것은 증기 내의  

고형물의 의미에서 전도도 측정 시 높은 감도와 정확성에 없어서는 안될 요소이다.  

기계적 탈 가스화는 carbon dioxide를 제거하는데 효과적이다. 더 용존성이 강한 암모니아와 amine은 뚜렷하게 제거되지는 않는다.  

그러나, 선행하는 양이온 합성수지 bed를 통한 이온교환 재가열 단계에서 암모니아와 amine은 완전히 제거되며 보일러 용수 염분은 전도도 측정으로 쉽게  

탐지할 수 있는 저마다의 산으로 변환된다. 중탄산염은 재가열 단계에서 분해된 탄산으로 변환한다. 무기산은 염으로부터 약 세배의 전도도를 가진 염을 구성 

한다.  그러므로, 전체에 걸친 무기물 잔량의 감도는 강화되고 스팀 내에서 100ppb TDS와 비슷하게 된다. 

 

- Cooling Tower 

물에 대한 떠오르는 중요성은 냉각 탑이 전력생산, 에어 컨디셔닝 시스템, 화학제조로부터 많은 양의 열 부하의 방산 문제이다.  

냉각 탑의 증발에 의한 손실이 순환하는 물의 고형물에 집중되기 때문에, 전도도 측정은 배출수와 보충할 물을 효과적으로 조절할 수 있다. 

 

- Rinsing 

다양한 물질로부터 이온을 씻어내는 것은 전도도 기기의 큰 부분을 차지한다. 제산제, 황산 나트륨, 티타늄 산화물, 안료, 응고유액은 이러한 범주에 들어간다. 이 물질들의 세척물 유출수의 전도도 측정과 조절은 일관된 양질의 결과를 보장해준다.

전기 도금 산업에서 금속과 플라스틱의 적절한 세척은 특별히 중요하다. 최후의 품질을 유지하는 중요한 부분으로부터의 부식제의 세척과 용액의 도금을  

적절히 씻어내는 것 뿐만 아니라 사용할 물의 부피를 줄이는 것도 같은 만큼 중요하다.  

처리공정의 연속적인 배출수는  처리되어야 할 최소의 물과 폐기물의 부피 내에서 적절한 세척과 도금 품질로 효과적으로 진행한다.  

 

- Semiconductors 

초고순수는 잔류물을 남기지 않는 아주 우수한 용매이다. 이것은 웨이퍼나 다른 기판을 세척하는 반도체 제조공정에서 이용되고 있다.  

이 공정을 이용하여 이온을 제거한 물의 품질을 모니터 하는 것은 산업에서 품질조절 프로그램의 중대한 부분이다. 

 

- Metals 

부식제, 다중 인산염 과 다른 물질들의 혼합물을 청소하는 것은 제작기에서부터 시작하여 마무리 공정까지 이어지는 금속을 제조하는 산업에 이용된다.  

세척조의 농도변화는 희석과 희석은 물론 drag-in, drag-on에 의해 기인된다. 전도도 농도를 효과적으로 모니터하고 추가된 보충수나 화합물을 직접 조절 

할 수 있다. 

 

- Acid Manufacture 

전도도 측정 시스템은 황산, 질산, 염산, 인산, 플루오르화 수소산을 포함하는 많은 주요한 산업 화합물의 생산에 이용된다.  

많은 측정이 높은 농도의 산에서 이루어지며 전도도 값은 산 농도의 증가에 따라 실제적으로 감소한다. 

 

- Scrubbing Tower 

많은 scrubbing tower에서의 화학물질의 구성과 점차적인 소모는 전도도 측정으로 효과적으로 측정된다.  

예를 들어, 10%의 부식성 소다 용액은 보통 공정 가스와 배출 가스로부터 산 증기를 제거하는데 쓰인다.  

부식성 소다의 하이드록실 이온은 염소, 시안, 중탄산염 등으로 교체되고 용액의 전도도는 감소한다. 감소는 부식성 소다의 소모되는 양에 비례한다. 

 

- Pulp and Papermaking 

전도도 측정기기는 펄프와 종이 공정에서 다양하게 사용된다.  

증기 응축물에서의 불순물의 탐지와 같은 일반적인 것에 더하여 부식제의 희석 조절의 두 가지가 주목할 만하다. 

소화 순환기 중의 검은 알코올의 전도도 측정은 “cook”의 지표와 kappa number 의 예보를 제시한다. Cooking 운영에 따라 소화된 섬유는 brown stock 

washer에서 검은 알코올이 적출되고 세척되고 최종 헹굼의 여러 단계를 거치게 된다.  

brown stock washer의 유출수의 전도도를 측정하는 것은 세척 순환 공정을 완전히 갖추도록 결정하는데 효과적인 의미가 있다.  

대부분의 펄프와 종이 처리는 높은 고형물 수치와 점도를 갖기 때문에 비전극식 전도도 센서가 측정에 일반적으로 사용된다.  

 

-  Desalinization 

소금기가 있는 물을 마시기에 알맞은 보통의 물로 변환하는 것이 점점 중요하게 떠오르고 있다.  

변환 공정(증류, 결빙, 역삼투압, 이온교환)에 개의치 않고 전도도 측정은 비싸지 않고 신뢰할 만한 제품 품질의 모니터링을 제공해준다. 

 

- High Purity Water 

전도도 측정은 HWP내의 불순물 측정의 주요한 항목이다. HPW의 특이한 성질떄문에 HPW는 생산하고 측정하기 어렵다.  

그것은 불안정하고 매우 부식성이 강하다. HPW는 보편적인 용매이다. HPW 생산의 한 방법은 mixed-bed 이온제거에 따라 역 삼투를 이용하는 방법이 있다. 

이 시스템의 방식은 전형적으로 이론적 순수를 만들어 낸다.(0.056㎲/cm) 

 

-  Reverse Osmosis 

역삼투(RO) 중에 물은 먼저 부유 고형물을 제거하기 위해 필터 설비에서 빠져나와 RO 설비로 보내진다.  

RO 설비에서 압력은 반투과성 멤브레인 막의 한 쪽면으로 물에 가해지고, 강제로 물이 막을 통하여 확산하게 한다.  

순수해진 물이 통과할 때 무기물, 염분, 콜로이드는 거부된다. 총 용존 고형물 (TDS) 제거율은 전도도 수치 5㎲/cm 에서 90% 또는 그 이상이 된다.  

RO 설비는 많은 용존 고형물을 가진 물에서 잘 기능한다. 사실  RO 설비는 종종 이온교환 시스템으로 향하는 물로부터 용존 고형물의 대부분을 제거한다.  

역삼투 설비로부터 생산된 물은 그 때 two-bed 혹은 mix-bed 이온제거 설비 로 보내져 남아있는 이온을 제거한다.  

이 단계는 가끔씩 “polishing” 이라고 불린다. 

유도식 전도도 센서의 작동원리 및 장단점

작동 원리

원형 형태의 용액과 직접 접촉하는 전극이 없는 타입으로 주 코일에 인가된 AC 전압에 의해 유도된 전류를 측정하는 센서.

센서는 전도성 용액을 마주하고 있는 도넛형테이프 철심위에 위치한 두 개의 코일로 구성되어 있다.

주 코일은 AC 전압에 의해 구동이 되고, AC전압은 "변압기"의 이차적으로 감아놓은 것처럼 만들어 지는 액상의 루프(측정액상) 에 의해감소하게 된다.

전기적으로 전도성이 있는 액상용액의 경우,전기전도도에 비례하여 전류가 흐르게 된다.

액상의 루프는 동시에 전류변환기처럼 동작하는 이차코일의 주요권선으로 형성된다.

이 전류는 위상이 정류되고 증폭되어진다.

장단점

측정용액에 전극이 접액되지 않기 때문에코팅이나 오염물질 부착으로 인한 측정값의오차나 문제가 발생하지 않는다.

* 최대 2,000mS/cm의 고농도 용액의 전도도까지 측정이 가능하다.

* 내열성 및 내화학성이 2전극식 센서에 비해아주 우수하다.

* 1mS/cm 이하의 저농도 용액의 경우 정확한측정이 어렵다.

* 전자기 유도식 전기전도도 센서는 좁은 설치조건에서, 피 측정 내용물의 이온 흐름에  따라 파이프 벽면에 의해 영향을 받을 수있다. 이러한 이유로 유도식 센서의 경우에는설치계수(Installation Factor)라는 것을 보상해주어야 하는 경우도 있다.

설치계수 값은 벽면으로부터 센서의 이격거리처럼 관의 직경이나 도전성에 의존한다.

이격거리가 일반적으로 30mm 이상인 경우 보정이 필요 없는 것으로 알려져 있으므로,충분한 이격거리를 유지할 필요가 있으며,그렇지 않을 경우 각 센서의 사양서를 참조하여 보정해주어야 한다.