Dujų jutiklių taikymas vandens kokybės stebėjime ir priežiūroje

Santrauka Pramonės ir gyventojų skaičiaus augimas per pastaruosius kelis dešimtmečius buvo vienas iš svarbiausių vandens kokybės blogėjimo veiksnių. Kai kurios iš vandens valymo įrenginių išsiskiriančios dujos, pavyzdžiui, vandenilio sulfidas, anglies dioksidas, metanas ir anglies monoksidas, yra toksiškos ir degios, kurias reikia identifikuoti. Vandens kokybės stebėsenos sistemos turi būti sukurtos taip, kad atitiktų teisinius, aplinkosaugos ir socialinius reikalavimus. Vandens kokybės stebėsena yra sudėtinga dėl teršalų, kuriuos reikia aptikti, kintamumo, pobūdžio ir mažos koncentracijos. Šių valymo procesų metu išsiskiriančios dujos atlieka esminį vaidmenį vandens valyme, stebėsenoje ir kontrolėje. Dujų jutikliai gali būti naudojami kaip saugos įtaisas vandens valymo procese. Dujų jutikliai gauna įvesties signalus cheminiais, fiziniais ir biologiniais dirgikliais ir paverčia juos elektriniais signalais. Dujų jutiklius galima montuoti įvairiuose nuotekų valymo procesuose. Šioje apžvalgoje pristatome pažangiausią pažangą, svarbius pokyčius ir technologinius pasiekimus, kurie lėmė dujų jutiklių, skirtų vandens kokybei vertinti, kūrimą. Aptariamas dujų jutiklių vaidmuo vandens kokybės palaikyme ir stebėsenoje, apibendrinami skirtingi analitai, jų aptikimo technologijos ir jutimo medžiagos, apibūdinant jų privalumus ir trūkumus. Galiausiai pateikiama dujų jutiklių naudojimo vandens kokybės stebėsenoje ir priežiūroje santrauka ir perspektyvos.

Raktiniai žodžiai: dujų jutiklis / vandens kokybė / vandens valymas / nuotekos / cheminis deguonies poreikis / biologinis deguonies poreikis

Įvadas
Viena iš svarbiausių žmonijai kylančių aplinkosaugos problemų yra didėjanti pasaulinė vandens išteklių tarša tūkstančiais gamtinių ir pramoninių junginių. Pastaraisiais dešimtmečiais dėl globalizacijos, industrializacijos ir staigaus gyventojų skaičiaus augimo ji tapo dar ryškesnė. Apie 3,4 milijardo žmonių neturi prieigos prie švaraus geriamojo vandens, o tai susiję su daugiau nei 35 % visų mirčių besivystančiose šalyse [1]. Terminas „nuotekos“ vartojamas vandeniui, kuriame yra žmonių atliekų, buitinių, gyvūninių atliekų, riebalų, muilo ir cheminių medžiagų, apibūdinti. Terminas „jutiklis“ kilęs iš lotyniško žodžio „sentio“, reiškiančio suvokimą arba stebėjimą. Jutiklis – tai prietaisas, naudojamas aptikti dominančią analitę ir reaguoti į teršalo ar analitės buvimą aplinkoje. Bėgant metams, žmonės sukūrė pažangius vandens kokybės nustatymo metodus, skirtus bakterijoms, organinėms ir neorganinėms cheminėms medžiagoms bei kitiems parametrams (pvz., pH, kietumui (ištirpusiam Ca ir Mg) ir drumstumui) nustatyti. Jutikliai naudojami vandens kokybei palaikyti ir stebėti bei vandens naudotojams apsaugoti. Šie jutikliai gali būti dedami tinkamose vietose – vandens valymo įrenginio centre, viduje ar net naudojimo vietoje. Vandens kokybę galima stebėti internetu arba neprisijungus naudojant jutiklius. Šiomis dienomis dėl greito tokių sistemų reagavimo pirmenybė teikiama vandens stebėjimui internetu. Trūksta tinkamų jutiklių, kurie galėtų būti naudojami tinkamam stebėjimui realiuoju laiku, siekiant atlikti techninę priežiūrą ir stebėti vandens kokybę. Vienas iš dažniausiai naudojamų vandens valymo metodų yra nuoseklūs periodiniai reaktoriai. Tai aktyviojo dumblo sistema, naudojama dumblui praturtinti fosfatus kaupiančiais organizmais. Dauguma reaktorių veikia neprisijungus, o tai reiškia, kad duomenų mėginių ėmimas yra retas, o rezultatai pateikiami vėliau. Tai kliūtis tinkamam sistemų valdymui ir trukdo...