Ūdens kvalitātes optisko izšķīdušā skābekļa sensoru raksturojums

Optiskie izšķīdušā skābekļa (ODO) sensori, kas pazīstami arī kā uz fluorescences balstīti sensori, ir moderna tehnoloģija, kas atšķiras no tradicionālajām membrānas elektrodu metodēm (Klārka šūnas). To galvenā iezīme ir fluorescences dzēšanas izmantošana, lai mērītu ūdenī izšķīdušā skābekļa koncentrāciju.

Darbības princips:
Sensora gals ir pārklāts ar membrānu, kas piesūcināta ar fluorescējošu krāsvielu. Kad šo krāsvielu ierosina noteikts zilās gaismas viļņa garums, tā izstaro sarkanu gaismu. Ja ūdenī ir skābekļa molekulas, tās saduras ar ierosinātajām krāsvielas molekulām, izraisot fluorescences intensitātes samazināšanos un saīsinot fluorescences dzīves ilgumu. Izmērot šīs fluorescences dzīves ilguma vai intensitātes izmaiņas, var precīzi aprēķināt izšķīdušā skābekļa koncentrāciju.

Galvenās īpašības:

1. Nav skābekļa patēriņa, nav elektrolītu:
   • Šī ir būtiskākā atšķirība no membrānas elektroda metodes. Optiskie sensori nepatērē skābekli no parauga, nodrošinot precīzākus rezultātus, īpaši ūdenstilpēs ar mazu plūsmu vai statiskām ūdenstilpēm.
   • Nav nepieciešams nomainīt elektrolītus vai membrānas, kas ievērojami samazina apkopes nepieciešamību.
2. Zema apkopes nepieciešamība, augsta stabilitāte:
   • Nav problēmu ar membrānas aizsērēšanu, elektrodu saindēšanos vai elektrolītu piesārņojumu.
   • Gari kalibrēšanas intervāli, bieži vien kalibrēšana nepieciešama tikai ik pēc dažiem mēnešiem vai pat ilgāk.
3. Ātra reaģēšana un augsta precizitāte:
   • Ļoti ātra reakcija uz izmaiņām izšķīdušā skābekļa daudzumā, ļaujot reāllaikā uztvert dinamiskās ūdens kvalitātes izmaiņas.
   • Mērījumus neietekmē plūsmas ātrums vai traucējošas vielas, piemēram, sulfīdi, tādējādi nodrošinot augstāku precizitāti un stabilitāti salīdzinājumā ar tradicionālajām metodēm.
4. Minimāla ilgtermiņa novirze:
   • Fluorescējošās krāsvielas īpašības ir ļoti stabilas, kā rezultātā signāla novirze ir minimāla un mērījumi ilgtermiņā ir uzticami.
5. Lietošanas ērtums:
   • Parasti “plug-and-play” tipa, bez nepieciešamības pēc ilga polarizācijas laika pēc ieslēgšanas; gatavs tūlītējai mērīšanai.

Trūkumi:

• Augstākas sākotnējās izmaksas: Parasti dārgākas nekā tradicionālie membrānas elektrodu sensori.
• Fluorescējošai membrānai ir ierobežots kalpošanas laiks: lai gan tā ir ilgstoša (parasti 1–3 gadi), membrāna galu galā fotodegradējas vai piesārņojas, un tā ir jānomaina.
• Iespējama eļļas un aļģu piesārņošana: Biezs eļļas vai bioloģiska piesārņojuma slānis uz sensora virsmas var traucēt gaismas ierosināšanu un uztveršanu, radot nepieciešamību pēc tīrīšanas.

2. Lietojumprogrammas scenāriji

Pateicoties to lieliskajām īpašībām, optiskie izšķīdušā skābekļa sensori tiek plaši izmantoti dažādās jomās, kurās nepieciešama nepārtraukta un precīza DO uzraudzība:

1. Notekūdeņu attīrīšanas iekārtas:
   • Kritisks pielietojums. Izmanto, lai uzraudzītu DO aerācijas tvertnēs un aerobās/anaerobās zonās, lai optimizētu aerāciju, nodrošinot precīzu kontroli enerģijas ietaupījumam un uzlabotai attīrīšanas efektivitātei.
2. Dabisko ūdenstilpju monitorings (upes, ezeri, ūdenskrātuves):
   • Izmanto vides monitoringa stacijās, lai novērtētu ūdenstilpes pašattīrīšanās spēju, eitrofikācijas stāvokli un iespējamo hipoksiju, sniedzot datus ekoloģiskai aizsardzībai.
3. Akvakultūra:
   • Olīveļļa ir akvakultūras dzīvības līnija. Optiskie sensori nodrošina dīķu un tvertņu uzraudzību visu diennakti. Tie var aktivizēt trauksmes signālus un automātiski aktivizēt aeratorus, ja līmenis nokrītas pārāk zems, novēršot zivju bojāeju un aizsargājot ražošanu.
4. Zinātniskā pētniecība:
   • Izmanto okeanogrāfiskajās apsekojumos, limnoloģiskajos pētījumos un ekotoksikoloģijas eksperimentos, kur ir būtiski iegūt augstas precizitātes, mazas iejaukšanās DO datus.
5. Rūpnieciskais procesa ūdens:
   • Sistēmās, piemēram, elektrostaciju un ķīmisko rūpnīcu dzesēšanas ūdenī, DO uzraudzība, lai kontrolētu koroziju un bioloģisko apaugšanu.

3. Lietojuma gadījuma izpēte Filipīnās

Filipīnu kā arhipelāga valsts ekonomika lielā mērā balstās uz akvakultūru un tūrismu, vienlaikus saskaroties arī ar urbanizācijas radītajām ūdens piesārņojuma problēmām. Tāpēc ūdens kvalitātes monitorings, īpaši attiecībā uz izšķīdušo skābekli, ir ārkārtīgi svarīgs.

Gadījuma izpēte: Vieda DO monitoringa un aerācijas sistēma Laguna de Bay akvakultūras zonās

Pamatinformācija:
Laguna de Bay ir lielākais ezers Filipīnās, un apkārtējās teritorijas ir ļoti svarīgas akvakultūrai, galvenokārt tilapijām un piena zivīm (Bangus). Tomēr ezeru apdraud eitrofikācija. Karstajos vasaras mēnešos ūdens stratifikācija var izraisīt hipoksiju dziļākos slāņos, bieži izraisot masveida zivju bojāeju ("zivju bojāeju"), kā rezultātā lauksaimniekiem rodas ievērojami ekonomiskie zaudējumi.

Lietojumprogrammas risinājums:
Zivsaimniecības un ūdens resursu birojs (BFAR) sadarbībā ar vietējām pašvaldībām veicināja intelektuālas ūdens kvalitātes uzraudzības un kontroles sistēmas, kuras pamatā ir optiskie izšķīdušā skābekļa sensori, izmantošanu liela mēroga komerciālās saimniecībās un ezera galvenajās zonās.

Sistēmas komponenti un darbplūsma:

1. Monitoringa mezgli: Dažādās zivju dīķu vietās (īpaši dziļākās vietās) un ezera galvenajās vietās tika izvietotas daudzparametru ūdens kvalitātes bojas, kas aprīkotas ar optiskiem DO sensoriem. Šie sensori tika izvēlēti, jo:
   • Zema apkope: To ilgstošā darbība bez apkopes ir ideāli piemērota vietām ar ierobežotu tehnisko personālu.
   • Izturība pret traucējumiem: Mazāk pakļauta bojājumiem, ko rada piesārņojums organiski bagātos un duļķainos akvakultūras ūdeņos.
   • Reāllaika dati: spēj sniegt datus ik minūti, ļaujot ātri noteikt pēkšņas DO līmeņa pazemināšanās.
2. Datu pārraide: Sensoru dati tiek pārraidīti reāllaikā, izmantojot bezvadu tīklus (piemēram, GPRS/4G vai LoRa) uz mākoņplatformu un lauksaimnieku mobilajām lietotnēm.
3. Viedā vadība un agrīna brīdināšana:
   • Platformas puse: Mākoņplatformā ir iestatītas DO trauksmes robežvērtības (piemēram, zem 3 mg/l).
   • Lietotāja puse: Lauksaimnieki saņem skaņas/vizuālus brīdinājumus, īsziņas vai lietotnes paziņojumus.
   • Automātiskā vadība: sistēma var automātiski aktivizēt aeratorus, līdz DO līmenis tiek atjaunots drošā diapazonā.

Rezultāti:

• Samazināta zivju mirstība: Agrīnās brīdināšanas un automātiskās aerācijas sistēmas veiksmīgi novērsa vairākus zivju bojāejas gadījumus, ko izraisīja kritiski zems DO līmenis naktī vai agrā rītā.
• Uzlabota lauksaimniecības efektivitāte: Lauksaimnieki var zinātniskāk pārvaldīt barošanu un aerāciju, samazinot elektroenerģijas izmaksas (izvairoties no aeratoru darbības visu diennakti) un uzlabojot barības konversijas rādītājus un zivju augšanas ātrumu.
• Dati vides pārvaldībai: Ezera monitoringa stacijas sniedz BFAR ilgtermiņa telpiski relatīvos datus par izšķīdušo skābekļa daudzumu, palīdzot analizēt eitrofikācijas tendences un formulēt zinātniskāku ezera apsaimniekošanas politiku.

Kopsavilkums:
Jaunattīstības valstīs, piemēram, Filipīnās, kur akvakultūra saskaras ar augstiem riskiem un infrastruktūra var būt apdraudēta, optiskie izšķīdušā skābekļa sensori ir izrādījušies ideāls tehnoloģiskais instruments precīzai akvakultūrai un viedai vides pārvaldībai, pateicoties to izturībai, nelielajai apkopei un augstajai uzticamībai. Tie ne tikai palīdz lauksaimniekiem mazināt riskus un palielināt ienākumus, bet arī nodrošina jaudīgu datu atbalstu Filipīnu vērtīgo ūdens ekosistēmu aizsardzībai.

Varam piedāvāt arī dažādus risinājumus,

1. Rokas mērītājs daudzparametru ūdens kvalitātes mērīšanai

2. Peldošo boju sistēma daudzparametru ūdens kvalitātei

3. Automātiska tīrīšanas birste daudzparametru ūdens sensoram

4. Pilns serveru un programmatūras bezvadu moduļa komplekts, atbalsta RS485 GPRS /4g/WIFI/LORA/LORAWAN

Lai iegūtu vairāk SENSORU informācija,

lūdzu, sazinieties ar Honde Technology Co., LTD.

Email: info@hondetech.com

Uzņēmuma tīmekļa vietne:www.hondetechco.com

Tālrunis: +86-15210548582