Uporaba plinskih senzorjev pri spremljanju in vzdrževanju kakovosti vode

Povzetek Industrijska in populacijska rast v zadnjih nekaj desetletjih je ključno prispevala k poslabšanju kakovosti vode. Nekateri plini, ki izhajajo iz čistilnih naprav, so strupeni in vnetljivi, zato jih je treba identificirati, kot so vodikov sulfid, ogljikov dioksid, metan in ogljikov monoksid. Sistemi za spremljanje kakovosti vode morajo biti razviti tako, da izpolnjujejo zakonske, okoljske in družbene zahteve. Spremljanje kakovosti vode je težavno zaradi spremenljivosti, narave in nizkih koncentracij onesnaževal, ki jih je treba zaznati. Plin, ki izhaja iz teh procesov čiščenja, igra bistveno vlogo pri čiščenju, spremljanju in nadzoru vode. Plinski senzorji se lahko uporabljajo kot varnostna naprava v procesu čiščenja vode. Plinski senzorji sprejemajo vhodne signale v kemičnih, fizikalnih in bioloških dražljajih ter jih pretvarjajo v električne signale. Plinski senzorji se lahko namestijo v različne procese čiščenja odpadne vode. V tem pregledu predstavljamo najsodobnejši napredek, prelomne dosežke in tehnološke dosežke, ki so privedli do razvoja plinskih senzorjev za ocenjevanje kakovosti vode. Obravnavana je vloga plinskih senzorjev pri vzdrževanju in spremljanju kakovosti vode, povzeti pa so tudi različni analiti, njihove tehnologije zaznavanja in senzorski materiali, pri čemer so opisane njihove prednosti in slabosti. Na koncu je podan povzetek in napoved za prihodnje smeri uporabe plinskih senzorjev pri spremljanju in vzdrževanju kakovosti vode.

Ključne besede Plinski senzor/Kakovost vode/Čiščenje vode/Odpadna voda/Kemijska potreba po kisiku/Biološka potreba po kisiku

Uvod
Eden najpomembnejših okoljskih problemov, s katerimi se sooča človeštvo, je naraščajoče globalno onesnaževanje vodnih virov s tisoči naravnih in industrijskih spojin. V zadnjih desetletjih je postalo še bolj izrazito zaradi globalizacije, industrializacije in nenadnega porasta prebivalstva. Približno 3,4 milijarde ljudi nima dostopa do čiste pitne vode, kar je povezano z več kot 35 % vseh smrti v državah v razvoju [1]. Izraz odpadna voda se uporablja za vodo, ki vsebuje človeške odpadke, gospodinjske odpadke, živalske odpadke, maščobe, milo in kemikalije. Izraz senzor izhaja iz »sentio«, latinske besede za zaznavanje ali opazovanje. Senzor je naprava, ki se uporablja za zaznavanje analita, ki nas zanima, in se odziva na prisotnost onesnaževala ali analita v okolju. Skozi leta so ljudje razvili napredne metode za zaznavanje kakovosti vode za identifikacijo bakterij, organskih in anorganskih kemikalij ter drugih parametrov (npr. pH, trdota (raztopljeni Ca in Mg) ter motnost). Senzorji se uporabljajo za vzdrževanje in spremljanje kakovosti vode ter zaščito uporabnikov vode. Te senzorje je mogoče namestiti na ustrezna mesta, centralno znotraj, znotraj ali celo na mestu uporabe čistilne naprave. Kakovost vode je mogoče spremljati na spletu ali brez povezave s pomočjo senzorjev. Dandanes je spletno spremljanje vode prednost zaradi hitrega odziva tovrstnih sistemov. Primanjkuje ustreznih senzorjev, ki bi jih lahko uporabili za ustrezno spremljanje v realnem času za vzdrževanje in spremljanje kakovosti vode. Ena najpogosteje uporabljenih tehnik čiščenja vode so zaporedni šaržni reaktorji. Gre za sistem z aktivnim blatom, ki se uporablja za obogatitev blata z organizmi, ki kopičijo fosfate. Večina reaktorjev deluje na podlagi korakov brez povezave, kar pomeni, da je vzorčenje podatkov nizkofrekvenčno in da so rezultati zakasnjeni. To je ovira za pravilno upravljanje sistemov in otežuje ...