DPD와 전류 측정 센서 비교

온라인 시약 피드(DPD)

총 잔류 산화제(TRO) 측정에는 산화 감소 전위(ORP) 센서 와 암페로메트릭 센서의 두 가지 방법이 있습니다. 지금까지 밸러스트 워터 응용 분야에서 실용적인 암페로메트릭 센서가 없었습니다. 이 백서에서는 두 방법의 상대적 이점과 한계를 살펴봅시다.

일반적으로 수처리 플랜트에서는 염소 공급을 제어하고 모니터링하기 위해 온라인 시약 공급(DPD) 및 전류 측정 기기 중 한 가지 방법을 사용합니다. 이 시스템은 매달 값비싼 시약을 교체해야 합니다. 전류 측정 센서는 시약이 필요하지 않지만 잦은 교정이 필요합니다. 유량 의존성이 있으며 작은 변화에도 보정 손실, pH 의존성 및 멤브레인 오염이 발생할 수 있습니다.

“Water utilities now have a better choice for chlorine monitoring that measures four additional water parameters and provides better information for a fraction of the cost. Our NSF 61 certification allows for direct insertion of the sensor into a pipe. The MP-5 can be installed in virtually any location. There is no need for a waste line, lower maintenance results in labor savings, reagent-free operation, and water savings reduce cost. This sensor is a new option for water treatment problems.” – Michael Silveri, Halogen Systems

Halogen Systems has created a sensor that cures all the struggles with catering accurate readings with consistency and minimal maintenance. Our flow-independent sensor technology overcomes many limitations of the existing old amperometric systems with far less maintenance. Besides amperometric chlorine measurement, this sensor measures pH, conductivity, temperature, and ORP (oxidation reduction potential).

기존 암페로메트릭 센서

모든 "기존" 앰페로메트릭 센서는 정확도와 교정을 유지하기 위해 일반적으로 폐기물 스트림을 사용하여 일정한 흐름이 필요합니다. 압력 스파이크 또는 유량 변화로 인해 교정이 완전히 손실됩니다. 이 센서는 장비 당 연간 65,000 갤런의 폐기물 흐름을 생성합니다. 온도 변동의 영향으로 인해 멤브레인 특성으로 인해 비선형 신호 변화가 발생하고 교정 손실이 발생합니다. 캘리포니아 레이크우드시에 있는 한 처리 공장은 과거에 사용했던 양서류 염소 센서에 대해 빈번한(매주 또는 반주간) 교정이 필요하다고 전했다. 또한 전해질이 희석되면 센서를 다시 보정하고 전해질을 보충하고 멤브레인을 교체해야합니다. 대부분의 사용 가능한 양각 측정 염소 센서 설계는 pH 7.5 이상의 작동을 제한합니다. pH와 7.5보다 높은 값은 식수 시스템에서 종종 볼 수 있습니다. 전도도의 변화는 또한 이러한 센서에 영향을 미칩니다. (호주, 2010)

 

"올드 테크" 암페로메트릭 센서의 제한 사항

  • 높은 흐름 종속 – 이것은 파이프에 직접 설치할 수 없음을 의미합니다.  폐기물 스트림을 사용하는 정교한 흐름 컬럼이 필요합니다.
  • 멤브레인 및 전해질 교체 필요
  • 빈번한 교정
  • pH 의존적
  • 온도에 따라 달라짐

컬러메트릭 기술

색법에서, 시료에 첨가된 화학물질은 염소와 반응하여 색상을 생성한다. 색상의 어둠은 염소의 양에 비례합니다. 이러한 계측기는 온라인 DPD 인스트루먼트(DPD)라고 합니다. 색상이 측정되고 결과는 ppm 염소 판독값으로 변환됩니다. 이것은 물 당국에 의해 가장 널리 사용되는 염소 계측기이지만 단점이 있습니다. 하나는 시약 비용입니다. 시약은 일반적으로 30 일 동안 지속됩니다. 한 웹사이트에 따르면, 단일 시스템에 대 한 시약 사이 요할 수 있습니다 $750 그리고 $1000 연간, 배송을 포함 하 여. 대부분의 물 당국은 이러한 시스템을 많이 가지고 있기 때문에 연간 시약 비용이 상당할 수 있습니다. 이러한 시스템은 복잡하고 서비스 인력에 의한 월별 유지 관리가 필요합니다.

"오래된" 양면성 염소 센서 기술

모든 전류식 염소 센서는 이 반응에 의존하여 염소를 측정하는 전기 화학 장치입니다: 음극에서 차아 염소산이 염화물로 환원될 때 전자가 흐릅니다. 이 전자 흐름은 센서에 의해 측정됩니다. 두 가지 기본 디자인이 있습니다: 베어 전극과 멤브레인. 베어 전극 시스템에서는 3전극 전류 측정 방법(아래 참조)이 사용됩니다. 용액 저항을 보정하는 전위차계를 사용하여 두 전극 사이에 전압을 인가합니다. 측정된 전류는 염소 레벨에 비례합니다.

WE = 작동 전극
RE = 기준 전극
CE = 카운터 전극

멤브레인 스타일 시스템에서는 2전극 방식이 사용됩니다. 본질적으로 3전극 방식과 동일하지만 카운터 전극과 기준 전극이 멤브레인에 의해 결합되어 용액으로부터 분리됩니다. 전해질은 용액으로 천천히 확산되므로 주기적으로 보충해야 합니다. 전류 측정 센서는 망간, 철, 질산염과 같이 비색법을 방해하는 물질에 대한 간섭으로부터 자유롭습니다.
Halogen Systems, Inc - MP5 NSF-61 전류 측정 염소 센서 라인업

고유한 기능에는 다음이 포함됩니다.

  • 유량 독립적 염소 측정 - 이 센서는 0~12m/s의 유속 변화에 영향을 받지 않습니다(HSI 06, 2020). 엔드레스하우저의 염소 센서 스타일에는 수명이 긴 브러시리스 모터를 사용하여 전극을 가로질러 고정된 속도를 전달하는 펌프가 통합되어 있어 유량 독립성(전극 감도 및 신호 대 잡음비에서 고속 유량)을 측정할 수 있습니다.
  • SCADA 시스템에 직접 연결 -센서를 Modbus를 통해 SCADA(감시 제어 및 데이터 수집 시스템) 또는 프로그래머블 로직 컨트롤러에 직접 연결할 수 있으므로 별도의 디스플레이 모듈(옵션)에 대한 비용을 절감할 수 있습니다.  
  • 자가 세척- 전기 화학적 세척 방식으로 분극과 유기물 흡착을 방지합니다. 내장된 클리닝 비드가 센서를 지속적으로 세척하여 pH 센서를 포함한 전극 표면에 경도와 생물 오염이 쌓이지 않도록 유지합니다. 견고한 금속 전극은 시스템 수명 내내 지속됩니다.
  • 긴 보정 간격 -이러한 기능을 결합하여 보정 간격을 길게 설정할 수 있습니다. 담수 테스트에서 3개월 이상 안정적으로 보정되었습니다.

할로겐 시스템즈 - MP5™

이 센서는 NSF 61 인증이 필요한 수도관에 설치됩니다. 이 센서는 일반적인 습식 설치 방법과 구성품을 사용합니다. 이 센서는 다른 전류 측정 DPD 기기와 마찬가지로 규정을 준수합니다. 사이드 스트림 버전의 센서는 수처리 지점의 임시 또는 영구 모니터링을 위해 설치할 수 있습니다. 이 센서는 작동을 위해 0 ~ 0.5 GPH의 작은 유량만 필요합니다. 12 또는 24VDC 전원을 사용할 수 있습니다. 센서는 실시간 모니터링을 위해 SCADA 시스템에 연결할 수도 있습니다. 물 샘플링에는 ¼" ID 튜브가 사용됩니다. 센서에는 유량이 필요하지 않으므로 탱크에 설치할 수 있습니다.

총 소유 비용 절감

염소를 측정하는 온라인 DPD 기기에는 매월 보충되는 화학 시약이 필요합니다. 두 방법 모두 유량 조절이 필요하며 분당 약 500mL의 유속으로 장비당 연간 최대 69,204갤런의 폐기물 스트림을 생성합니다. (에머슨, 2018) 수원에 따라 장비 당 연간 $ 191 (MWD 요금으로)의 비용이 듭니다. 이러한 시스템은이 폐기물을 배출하기위한 인프라가 필요합니다. 많은 지역에서 이것은 실용적이지 않습니다. 당사의 유동에 독립적인 염소 분석기는 모든 인프라 없이 각 위치에 염소 분석기를 설치할 수 있는 기능을 제공하여 그들이 제공하는 대중의 신뢰성과 보호를 훨씬 더 크게 합니다. 아래는 비색 센서와 흐름 독립적 센서의 상대적 비용을 요약한 것입니다.

서비스 용이성

NSF-61 인증 염소 센서는 습식 탭 설치 방법으로 설치할 수 있습니다. 이것은 우리의 염소 분석기를 지원 인프라가없는 유통 파이프에 직접 삽입하는 유틸리티를 제공합니다. 고집적 설계는 비용과 크기를 줄이면서 신뢰성을 높입니다.

추가 매개변수를 통한 더 나은 정보

엔드레스하우저의 멀티파라미터 염소 분석기는 하나의 컴팩트한 패키지로 4개의 추가 파라미터를 측정합니다. 총 5개의 측정값을 통해 유리 염소 수준 이상의 정보를 얻을 수 있습니다. 변화하는 수질 조건에서 재교정할 필요가 없습니다. 비슷한 수의 파라미터를 가진 기존의 개별 센서 시스템은 종종 Halogen Systems Inc. MP5™보다 5~6배 더 비쌉니다.

측정된 매개 변수

  • 전류 측정 유리 염소 - 특허받은 센서가 55초마다 유리 염소를 측정합니다. 판독값은 pH, 온도 및 전도도가 보정됩니다.
  • 통합 pH 센서: MP-5의 기대 수명은 2년이며 업계 평균은 6개월입니다. 센서 카트리지는 센서의 필수적인 부분입니다. 따라서 염소 센서가 지속적으로 자가 세척되도록 설계되었습니다. 엔드레스하우저는 최대 150 PSI의 압력을 견딜 수 있는 고유한 pH 센서를 사용합니다. pH 센서는 건조 상태로 배송되며 몇 분 안에 젖어 잦은 보정이 필요하지 않습니다.
  • 통합 전도도 센서: 물 전도도의 변화는 수도 시설에서 수질을 판단하는 데 필수적인 방법입니다. 이러한 변화는 오염, 오염 사건 또는 기타 문제를 나타낼 수 있습니다.
  • 산화 환원 전위(ORP): 음용수에서 ORP를 측정하는 것은 오염 또는 배관 고장의 가능성을 나타내는 또 다른 지표입니다. 엔드레스하우저의 염소 센서는 ORP를 측정하는 고유한 방법을 통해 전극을 깨끗하게 유지합니다.

참조:

Australia, W. Q. (2010). 유통 시스템 내 소독 관리 개선을 위한 도구 개발. WQRA.

DoD. (2020, July 07). SBIR-STTR-Success: 할로겐 시스템, Inc. 에서 검색: https://www.sbir.gov/node/1704083

Emerson. (2018). https://www.emerson.com/documents/automation/white-paper-effective-chlorine-analysis-for-disinfection-en-5463798.pdf. 에머슨닷컴에서 검색: https://www.emerson.com/documents/automation/white-paper-effective-chlorine-analysis-for-disinfection-en-5463798.pdf

HSI 04. (2020). 할로겐 ISO 15839 현장 테스트. 백서 04

HSI 06. (2020). 전류계 유량 센서 테스트 보고서. 백서 06