Kaasuanturisovellukset vedenlaadun seurannassa ja kunnossapidossa

Tiivistelmä Teollisuuden ja väestönkasvun vaikutukset veden laadun heikkenemiseen viime vuosikymmeninä ovat olleet ratkaiseva tekijä veden laadun heikkenemisessä. Jotkut vedenkäsittelylaitoksista peräisin olevat kaasut ovat myrkyllisiä ja syttyviä, ja ne on tunnistettava, kuten rikkivety, hiilidioksidi, metaani ja hiilimonoksidi. Vedenlaadun seurantajärjestelmiä on kehitettävä vastaamaan lakisääteisiä, ympäristöllisiä ja sosiaalisia vaatimuksia. Veden laadun seuranta on vaikeaa havaittavien epäpuhtauksien vaihtelevuuden, luonteen ja alhaisten pitoisuuksien vuoksi. Näistä käsittelyprosesseista peräisin olevalla kaasulla on keskeinen rooli vedenkäsittelyssä, seurannassa ja ohjauksessa. Kaasuantureita voidaan käyttää turvalaitteena vedenpuhdistusprosessissa. Kaasuanturit vastaanottavat kemiallisia, fysikaalisia ja biologisia signaaleja ja muuntavat ne sähköisiksi signaaleiksi. Kaasuantureita voidaan asentaa erilaisiin jäteveden käsittelyprosesseihin. Tässä katsauksessa esittelemme uusimpia edistysaskeleita, merkittäviä kehitysaskeleita ja teknologisia saavutuksia, jotka johtivat vedenlaadun arviointiin tarkoitettujen kaasuantureiden kehittämiseen. Kaasuantureiden roolia vedenlaadun ylläpidossa ja seurannassa käsitellään, ja eri analyyttejä ja niiden havaitsemistekniikoita ja anturimateriaaleja on tiivistetty niiden etujen ja haittojen perusteella. Lopuksi esitetään yhteenveto ja näkymä kaasuantureiden tulevaisuuden suuntiin vedenlaadun seurannassa ja ylläpidossa.

Avainsanat Kaasuanturi/Vedenlaatu/Vedenkäsittely/Jätevesi/Kemiallinen hapenkulutus/Biologinen hapenkulutus

Johdanto
Yksi merkittävimmistä ihmiskuntaa kohtaavista ympäristöongelmista on vesivarojen kasvava maailmanlaajuinen saastuminen tuhansilla luonnollisilla ja teollisilla yhdisteillä. Se on ollut entistä näkyvämpää viime vuosikymmeninä globalisaation, teollistumisen ja äkillisen väestönkasvun vuoksi. Noin 3,4 miljardilla ihmisellä ei ole pääsyä puhtaaseen juomaveteen, mikä korreloi yli 35 prosenttiin kaikista kuolemista kehitysmaissa [1]. Termiä jätevesi käytetään vedestä, joka sisältää ihmisjätettä, kotitalousjätettä, eläinjätettä, rasvoja, saippuaa ja kemikaaleja. Termi anturi on johdettu latinan sanasta "sentio", joka tarkoittaa havainnointia tai havainnointia. Anturi on laite, jota käytetään havaitsemaan kiinnostuksen kohteena oleva analyytti ja joka reagoi ympäristössä olevan epäpuhtauden tai analyytin läsnäoloon. Vuosien varrella ihmisillä on ollut kehittyneitä vedenlaadun mittausmenetelmiä bakteerien, orgaanisten ja epäorgaanisten kemikaalien sekä muiden parametrien (esim. pH, kovuus (liuennut kalsium ja magnesium) ja sameus (sameus) tunnistamiseksi. Antureita käytetään vedenlaadun ylläpitämiseen ja seurantaan sekä vedenkäyttäjien suojelemiseen. Nämä anturit voidaan sijoittaa sopiviin paikkoihin, keskelle vedenkäsittelylaitosta, sen sisälle tai jopa käyttöpisteeseen. Vedenlaatua voidaan seurata verkossa tai offline-tilassa antureiden avulla. Nykyään veden online-seurantaa suositaan tällaisten järjestelmien nopean vasteen vuoksi. Sopivista antureista, joita voidaan käyttää asianmukaiseen reaaliaikaiseen seurantaan kunnossapitoa ja vedenlaadun seurantaa varten, on pulaa. Yksi käytetyimmistä vedenkäsittelytekniikoista on sekvensointireaktorit. Se on aktiivilietejärjestelmä, jota käytetään lietteen rikastamiseen fosfaattia keräävillä organismeilla. Useimmat reaktorit toimivat offline-vaiheiden perusteella, mikä tarkoittaa, että tiedonkeruu on matalataajuista ja tulokset viivästyvät. Se on este järjestelmien asianmukaiselle hallinnalle ja vaikeuttaa...