עקרונות עבודה של מד pH ומנתח חמצן מומס
1. עקרון עבודה של מד pH
ערך ה-pH של המים תלוי בכמות החומרים המומסים, ולכן ערך ה-pH יכול להצביע ברגישות על שינויים באיכות המים. לשינוי בערך ה-pH יש השפעה משמעותית על הרבייה והישרדות של אורגניזמים, וגם משפיע באופן רציני על התהליך הביוכימי של בוצה פעילה, המשפיע על השפעת הטיפול. ערך ה-pH של ביוב נשלט בדרך כלל בין 6.5 ל-7. מים הם ניטרליים מבחינה כימית, וחלק ממולקולות המים מתפרקות באופן ספונטני לפי הנוסחה הבאה: H2O=H++OH - שמתפרק ליוני מימן וליוני הידרוקסיד. בתמיסה ניטרלית, הריכוזים של יון מימן H+ויון הידרוקסיד OH - שניהם 10-7מול/ליטר, וערך ה-pH הוא הלוגריתם השלילי של ריכוז יוני המימן עם בסיס של 10: pH=- לוג. לכן, ערך ה-pH של תמיסה ניטרלית שווה ל-7. אם יש עודף של יוני מימן, ערך ה-pH נמוך מ-7 והתמיסה חומצית; להיפך, אם יש עודף של יוני הידרוקסיד, התמיסה הופכת לבסיסית.
ערך ה-pH נמדד בדרך כלל על ידי פוטנציומטריה, תוך שימוש באלקטרודת התייחסות לפוטנציאל קבוע ואלקטרודת מדידה ליצירת תא ראשוני. גודל הכוח האלקטרו-מוטורי של התא הראשוני תלוי בריכוז יוני המימן ובחומציות או הבסיסיות של התמיסה. המפעל משתמש בחיישני pH ומשדרי pH. על אלקטרודת המדידה ישנה בדיקה מיוחדת מזכוכית הרגישה לתגובת pH. הוא עשוי מזכוכית מיוחדת שיכולה להוליך חשמל ולחדור ליוני מימן, ובעלת מאפיינים של דיוק מדידה גבוה ואנטי-הפרעות טוב. כאשר בדיקת הזכוכית באה במגע עם יוני מימן, נוצר פוטנציאל. הפוטנציאל נמדד באמצעות חוט כסף תלוי בתמיסת כסף כלוריד כאלקטרודת ייחוס. ערכי pH שונים מביאים לפוטנציאלים שונים, המומרים ליציאות סטנדרטיות של 4-20mA באמצעות משדר.
2. עקרון עבודה של מנתח חמצן מומס
תכולת החמצן במים יכולה להדגים באופן מלא את מידת הטיהור העצמי של המים. למפעלי טיפול ביולוגי המשתמשים בבוצה פעילה, חשוב להבין את תכולת החמצן במיכל האוורור ובתעלת החמצון. עלייה בחמצן מומס בשפכים יכולה לקדם פעילויות ביולוגיות שאינן מיקרואורגניזמים אנאירוביים, ובכך להסיר חומרים נדיפים ויונים הניתנים לחמצון בקלות, ולטהר את השפכים. קיימות שלוש שיטות עיקריות למדידת תכולת חמצן: ניתוח קולורימטרי אוטומטי ומדידה של אנליזה כימית, מדידה פרמגנטית ומדידה אלקטרוכימית. החמצן המומס במים נמדד בדרך כלל בשיטה אלקטרוכימית.
חמצן יכול להתמוסס במים, ומסיסותו תלויה בטמפרטורה, בלחץ הכולל והחלקי על פני המים ובמלחים המומסים במים. ככל שהלחץ האטמוספרי גבוה יותר, כך גדלה יכולתם של המים להמיס חמצן, שנקבעת לפי חוק הנרי וחוק דלתון. חוק הנרי קובע כי מסיסותו של גז פרופורציונלית ללחץ החלקי שלו.
