מאפייני חיישני חמצן מומס אופטיים לאיכות מים

חיישני חמצן מומס אופטיים (ODO), הידועים גם כחיישנים מבוססי פלואורסצנציה, הם טכנולוגיה מודרנית המנוגדת לשיטות אלקטרודות ממברנה מסורתיות (תאי קלארק). המאפיין המרכזי שלהם הוא השימוש בדיכוי פלואורסצנציה למדידת ריכוז החמצן המומס במים.

עקרון עבודה:
קצה החיישן מכוסה בקרום ספוג בצבע פלואורסצנטי. כאשר צבע זה מעורר על ידי אורך גל מסוים של אור כחול, הוא פולט אור אדום. אם מולקולות חמצן נוכחות במים, הן מתנגשות במולקולות הצבע המעוררות, וגורמות לירידה בעוצמת הפלואורסצנציה ולאורך חיים קצר יותר של הפלואורסצנציה. על ידי מדידת שינוי זה לאורך החיים או בעוצמת הפלואורסצנציה, ניתן לחשב במדויק את ריכוז החמצן המומס.

מאפיינים עיקריים:

1. אין צריכת חמצן, אין אלקטרוליטים:
   • זהו ההבדל הבסיסי ביותר משיטת האלקטרודה הממברנלית. חיישנים אופטיים אינם צורכים חמצן מהדגימה, מה שמספק תוצאות מדויקות יותר, במיוחד במקווי מים בעלי זרימה נמוכה או סטטיים.
   • אין צורך להחליף אלקטרוליטים או ממברנות, מה שמפחית משמעותית את התחזוקה.
2. תחזוקה נמוכה, יציבות גבוהה:
   • אין בעיות עם סתימת ממברנה, הרעלת אלקטרודות או זיהום אלקטרוליטים.
   • מרווחי כיול ארוכים, שלעתים קרובות דורשים כיול רק כל כמה חודשים או אפילו יותר.
3. תגובה מהירה ודיוק גבוה:
   • תגובה מהירה מאוד לשינויים בחמצן מומס, המאפשרת לכידה בזמן אמת של שינויים דינמיים באיכות המים.
   • המדידות אינן מושפעות ממהירות הזרימה או מחומרים מפריעים כמו סולפידים, ומציעות דיוק ויציבות מעולים בהשוואה לשיטות מסורתיות.
4. סחיפה מינימלית לטווח ארוך:
   • תכונות הצבע הפלואורסצנטי יציבות מאוד, וכתוצאה מכך סחיפת האות מינימלית ומבטיחה אמינות מדידה לטווח ארוך.
5. קלות שימוש:
   • בדרך כלל ניתן לחבר ולהפעיל, ללא צורך בזמן קיטוב ממושך לאחר ההפעלה; מוכן למדידה מיידית.

חסרונות:

• עלות התחלתית גבוהה יותר: בדרך כלל יקר יותר מחיישני אלקטרודה ממברנה מסורתיים.
• לממברנה פלואורסצנטית אורך חיים מוגבל: למרות שהיא עמידה לאורך זמן (בדרך כלל 1-3 שנים), הממברנה בסופו של דבר תתפרק באמצעות אור או תתלכלך ותידרש החלפה.
• פוטנציאל לזיהום על ידי שמנים ואצות: ציפוי כבד של שמן או זיהום ביולוגי על פני החיישן עלול להפריע לעירור ולקליטה של ​​האור, מה שמצריך ניקוי.

2. תרחישי יישום

בשל מאפייניהם המצוינים, חיישני חמצן מומס אופטיים נמצאים בשימוש נרחב בתחומים שונים הדורשים ניטור רציף ומדויק של חמצן מומס:

1. מתקני טיהור שפכים:
   • יישום קריטי. משמש לניטור DO במיכלי אוורור ואזורים אירוביים/אנאירוביים כדי לייעל את האוורור, ומאפשר בקרה מדויקת לחיסכון באנרגיה ולשיפור יעילות הטיפול.
2. ניטור גופי מים טבעיים (נהרות, אגמים, מאגרים):
   • משמש בתחנות ניטור סביבתיות להערכת יכולת הטיהור העצמי של גוף מים, מצב האאוטרופיקציה והיפוקסיה פוטנציאלית, ומספק נתונים להגנה אקולוגית.
3. חקלאות ימית:
   • DO הוא עורק החיים של חקלאות ימית. חיישנים אופטיים מאפשרים ניטור 24/7 בבריכות ובאקווריום. הם יכולים להפעיל אזעקות ולהפעיל אוטומטית מאווררים כאשר המפלס יורד נמוך מדי, ובכך למנוע הריגת דגים ולשמור על הייצור.
4. מחקר מדעי:
   • משמש בסקרים אוקיינוגרפיים, מחקרים לימנולוגיים וניסויים אקוטוקסיקולוגיים בהם נתוני DO מדויקים ובעלי הפרעות נמוכות חיוניים.
5. מי תהליך תעשייתי:
   • במערכות כמו תחנות כוח ומפעלים כימיים, ניטור DO כדי לשלוט בקורוזיה ובעכירות ביולוגית.

3. ניתוח מקרה של יישום בפיליפינים

כאומה ארכיפלגית, כלכלת הפיליפינים מסתמכת במידה רבה על חקלאות ימית ותיירות, ובמקביל מתמודדת עם אתגרי זיהום מים כתוצאה מעיור. לכן, ניטור איכות המים, במיוחד עבור חמצן מומס, הוא בעל חשיבות קריטית.

מקרה בוחן: מערכת ניטור ואוורור חכמה של DO באזורי חקלאות ימית בלגונה דה ביי

רֶקַע:
לגונה דה ביי היא האגם הגדול ביותר בפיליפינים, כאשר האזורים הסובבים אותה חיוניים לחקלאות ימית, בעיקר עבור דגי טלפיה ודגי חלב (בנגוס). עם זאת, האגם ניצב בפני איומים כתוצאה מאיטרופיקציה. במהלך חודשי הקיץ החמים, ריבוד המים יכול להוביל להיפוקסיה בשכבות עמוקות יותר, ולעתים קרובות לגרום להריגת דגים מסיבית ("הריגת דגים"), וכתוצאה מכך הפסדים כלכליים משמעותיים עבור החקלאים.

פתרון יישום:
הלשכה לדייג ומשאבי מים (BFAR), בשיתוף פעולה עם רשויות מקומיות, קידמה את השימוש במערכת ניטור ובקרה חכמה של איכות מים המבוססת על חיישני חמצן מומס אופטיים בחוות מסחריות בקנה מידה גדול ובאזורים מרכזיים באגם.

רכיבי מערכת וזרימת עבודה:

1. נקודות ניטור: מצופי איכות מים רב-פרמטריים המצוידים בחיישני DO אופטיים נפרסו בנקודות שונות בבריכות דגים (במיוחד באזורים עמוקים יותר) ובמיקומים מרכזיים באגם. חיישנים אלה נבחרו משום ש:
   • תחזוקה מועטה: פעולתם הארוכה ונטולת התחזוקה אידיאלית לאזורים עם צוות טכני מוגבל.
   • עמידות בפני הפרעות: פחות נוטה לכשל כתוצאה מזיהום במי חקלאות ימית עשירים מבחינה אורגנית ועכורים.
   • נתונים בזמן אמת: מסוגל לספק נתונים בכל דקה, המאפשר זיהוי מהיר של ירידות פתאומיות ב-DO.
2. העברת נתונים: נתוני חיישנים מועברים בזמן אמת דרך רשתות אלחוטיות (למשל, GPRS/4G או LoRa) לפלטפורמת ענן ולאפליקציות מובייל של חקלאים.
3. בקרה חכמה והתרעה מוקדמת:
   • צד הפלטפורמה: פלטפורמת הענן מוגדרת עם ספי אזעקה של DO (למשל, מתחת ל-3 מ"ג/ליטר).
   • צד המשתמש: חקלאים מקבלים התראות קוליות/ויזואליות, SMS או התראות אפליקציה.
   • בקרה אוטומטית: המערכת יכולה להפעיל אוטומטית מאווררים עד שרמות ה-DO חוזרות לטווח בטוח.

תוצאות:

• תמותת דגים מופחתת: אזהרות מוקדמות ואוורור אוטומטי מנעו בהצלחה אירועי הריגת דגים מרובים שנגרמו מרמות DO נמוכות באופן קריטי במהלך הלילה או הבוקר המוקדם.
• יעילות חקלאית משופרת: חקלאים יכולים לנהל את ההאכלה והאוורור בצורה מדעית יותר, להפחית את עלויות החשמל (על ידי הימנעות מהפעלה 24/7 של מאווררים) ולשפר את יחסי המרת המזון וקצב גידול הדגים.
• נתונים לניהול סביבתי: תחנות ניטור באגם מספקות ל-BFAR נתוני DO מרחביים-זמניים ארוכי טווח, המסייעים בניתוח מגמות אאוטרופיקציה ובגיבוש מדיניות ניהול אגמים מדעית יותר.

תַקצִיר:
במדינות מתפתחות כמו הפיליפינים, שבהן חקלאות ימית מתמודדת עם סיכונים גבוהים ותשתיות עלולות להיות מאתגרות, חיישני חמצן מומס אופטיים הוכחו ככלי טכנולוגי אידיאלי לחקלאות ימית מדויקת ולניהול סביבתי חכם בזכות עמידותם, תחזוקה נמוכה ואמינותם הגבוהה. הם לא רק עוזרים לחקלאים להפחית סיכונים ולהגדיל את ההכנסות, אלא גם מספקים תמיכה חזקה בנתונים להגנה על המערכות האקולוגיות הימיות היקרות של הפיליפינים.

אנו יכולים גם לספק מגוון פתרונות עבור

1. מד ידני לאיכות מים רב-פרמטרית

2. מערכת מצוף צף לאיכות מים רב-פרמטרית

3. מברשת ניקוי אוטומטית לחיישן מים רב-פרמטרים

4. סט שלם של שרתים ותוכנה מודול אלחוטי, תומך RS485 GPRS /4g/WIFI/LORA/LORAWAN

למידע נוסף על חיישן מֵידָע,

אנא צרו קשר עם Honde Technology Co., LTD.

Email: info@hondetech.com

אתר החברה:www.hondetechco.com

טלפון: 86-15210548582+