Gāzes sensoru pielietojumi ūdens kvalitātes uzraudzībā un uzturēšanā

Kopsavilkums Rūpniecības un iedzīvotāju skaita pieaugums pēdējās desmitgadēs ir bijis būtisks ūdens kvalitātes pasliktināšanās veicinātājs. Dažas no ūdens attīrīšanas iekārtās izplūstošajām gāzēm ir toksiskas un viegli uzliesmojošas, kas ir jāidentificē, piemēram, sērūdeņradis, oglekļa dioksīds, metāns un oglekļa monoksīds. Ūdens kvalitātes monitoringa sistēmas ir jāizstrādā, lai tās atbilstu juridiskajām, vides un sociālajām prasībām. Ūdens kvalitātes monitorings ir sarežģīts piesārņotāju mainīguma, rakstura un zemās koncentrācijas dēļ, kas ir jānosaka. Gāzei, kas izplūst no šiem attīrīšanas procesiem, ir būtiska loma ūdens attīrīšanā, monitoringā un kontrolē. Gāzes sensorus var izmantot kā drošības ierīci ūdens attīrīšanas procesā. Gāzes sensori saņem ieejas signālus ķīmiskos, fizikālos un bioloģiskos stimulos un pārveido tos elektriskos signālos. Gāzes sensorus var uzstādīt dažādos notekūdeņu attīrīšanas procesos. Šajā pārskatā mēs iepazīstinām ar jaunākajiem sasniegumiem, nozīmīgajiem jaunumiem un tehnoloģiskajiem sasniegumiem, kas noveda pie gāzes sensoru izstrādes ūdens kvalitātes novērtēšanai. Tiek apspriesta gāzes sensoru loma ūdens kvalitātes uzturēšanā un uzraudzībā, un ir apkopotas dažādas analīti, to noteikšanas tehnoloģijas un sensoru materiāli, izklāstot to priekšrocības un trūkumus. Visbeidzot, ir sniegts kopsavilkums un perspektīvas par gāzes sensoru nākotnes virzieniem ūdens kvalitātes uzraudzībā un uzturēšanā.

Atslēgvārdi Gāzes sensors/Ūdens kvalitāte/Ūdens attīrīšana/Notekūdeņi/Ķīmiskais skābekļa patēriņš/Bioloģiskais skābekļa patēriņš

Ievads
Viena no būtiskākajām vides problēmām, ar ko saskaras cilvēce, ir pieaugošais globālais ūdensapgādes piesārņojums ar tūkstošiem dabisko un rūpniecisko savienojumu. Pēdējās desmitgadēs tas ir kļuvis izteiktāks globalizācijas, industrializācijas un pēkšņa iedzīvotāju skaita pieauguma dēļ. Aptuveni 3,4 miljardiem cilvēku nav piekļuves tīram dzeramajam ūdenim, kas ir saistīts ar vairāk nekā 35% no visiem nāves gadījumiem jaunattīstības valstīs [1]. Termins "notekūdeņi" tiek lietots, lai apzīmētu ūdeni, kas satur cilvēku atkritumus, sadzīves atkritumus, dzīvnieku atkritumus, taukus, ziepes un ķīmiskas vielas. Termins "sensors" ir atvasināts no latīņu vārda "sentio", kas nozīmē uztvere vai novērošana. Sensors ir ierīce, ko izmanto, lai noteiktu interesējošo analītu, un reaģē uz piesārņotāja vai analīta klātbūtni vidē. Gadu gaitā cilvēki ir izstrādājuši uzlabotas ūdens kvalitātes noteikšanas metodes, lai identificētu baktērijas, organiskās un neorganiskās ķīmiskās vielas un citus parametrus (piemēram, pH, cietību (izšķīdušo Ca un Mg) un duļķainību). Sensori tiek izmantoti, lai uzturētu un uzraudzītu ūdens kvalitāti un aizsargātu ūdens lietotājus. Šos sensorus var novietot atbilstošās vietās, centrāli ūdens attīrīšanas iekārtā, tās iekšpusē vai pat lietošanas vietā. Ūdens kvalitāti var uzraudzīt tiešsaistē vai bezsaistē, izmantojot sensorus. Mūsdienās ūdens tiešsaistes monitorings ir priekšroka šāda veida sistēmu ātrās reaģēšanas dēļ. Trūkst atbilstošu sensoru, ko varētu izmantot pienācīgai reāllaika uzraudzībai apkopes un ūdens kvalitātes uzraudzībai. Viena no visbiežāk izmantotajām ūdens attīrīšanas metodēm ir secīgi sērijveida reaktori. Tā ir aktīvo dūņu sistēma, ko izmanto dūņu bagātināšanai ar fosfātus uzkrājošiem organismiem. Lielākā daļa reaktoru darbojas bezsaistē, kas nozīmē, ka datu paraugu ņemšana notiek reti un rezultāti tiek saņemti ar aizkavēšanos. Tas ir šķērslis sistēmu pareizai pārvaldībai un apgrūtina...