יישומי חיישני גז בניטור ותחזוקת איכות מים

תקציר: התרחבות התעשייה והאוכלוסייה בעשורים האחרונים היוותה תרומה קריטית להידרדרות איכות המים. חלק מהגזים הנפלטים ממפעלי טיהור מים הם רעילים ודליקים, ויש לזהות אותם, כגון מימן גופרתי, פחמן דו-חמצני, מתאן ופחמן חד-חמצני. יש לפתח מערכות ניטור איכות מים כדי לעמוד בדרישות החוקיות, הסביבתיות והחברתיות. ניטור איכות המים קשה בשל השונות, האופי והריכוזים הנמוכים של מזהמים שיש לאתר. הגז הנפלט מתהליכי טיפול אלה ממלא תפקיד חיוני בטיפול, ניטור ובקרה של מים. חיישני גז יכולים לשמש כאמצעי בטיחות בתהליך טיהור המים. חיישני הגז מקבלים אותות קלט בגירוי כימי, פיזיקלי וביולוגי וממירים אותם לאותות חשמליים. ניתן להתקין את חיישני הגז בתהליכי טיפול שונים בשפכים. בסקירה זו, אנו מציגים התקדמות מתקדמת, פיתוחים פורצי דרך והישגים טכנולוגיים שהובילו לפיתוח חיישני גז להערכת איכות מים. נדון תפקידם של חיישני גז בתחזוקת וניטור איכות מים, וסוכמו אנליטים שונים, טכנולוגיות הגילוי וחומרי החישה שלהם, תוך מתן יתרונותיהם וחסרונותיהם. לבסוף, מסופק סיכום ותחזית לכיוונים עתידיים של חיישני גז בניטור ותחזוקת איכות מים.

מילות מפתח: חיישן גז/איכות מים/טיפול במים/שפכים/צריכת חמצן כימית/צריכת חמצן ביולוגית

מָבוֹא
אחת הבעיות הסביבתיות המשמעותיות ביותר העומדות בפני האנושות היא הזיהום העולמי הגובר של מקורות המים באלפי תרכובות טבעיות ותעשייתיות. זיהום זה בולט יותר בעשורים האחרונים עקב גלובליזציה, תיעוש וגידול פתאומי באוכלוסייה. כ-3.4 מיליארד בני אדם אינם בעלי גישה למי שתייה נקיים, דבר המקורל ליותר מ-35% מכלל מקרי המוות במדינות מתפתחות [1]. המונח מי שפכים משמש למים המכילים פסולת אנושית, פסולת ביתית, פסולת מן החי, שומנים, סבון וכימיקלים. המונח חיישן נגזר מ-"sentio", המילה הלטינית לתפיסה או תצפית. חיישן הוא מכשיר המשמש לגילוי האנליט הרצוי ומגיב לנוכחות מזהם או אנליט בסביבה. במהלך השנים, בני אדם פיתחו שיטות מתקדמות לגילוי איכות מים כדי לזהות חיידקים, כימיקלים אורגניים ואנאורגניים ופרמטרים אחרים (למשל, pH, קשיות (סידן ומגנזיום מומסים) ועכירות (עכירות). החיישנים משמשים לשמירה ופיקוח על איכות המים ולהגנת משתמשי המים. חיישנים אלה עשויים להיות ממוקמים במקומות מתאימים, במרכז, בתוך או אפילו בנקודת השימוש של מתקן טיהור מים. ניתן לנטר את איכות המים באופן מקוון או לא מקוון בעזרת חיישנים. כיום, ניטור מקוון של מים עדיף בשל התגובה המהירה של מערכות מסוג זה. קיים מחסור בחיישנים מתאימים בהם ניתן להשתמש לניטור בזמן אמת תקין לצורך תחזוקה וניטור איכות מים. אחת מטכניקות טיפול המים הנפוצות ביותר היא ריצוף כורים אצווה. זוהי מערכת בוצה פעילה המשמשת להעשרת הבוצה באורגניזמים צוברים פוספט. רוב הכורים מופעלים על סמך שלבים לא מקוונים, מה שאומר שדגימת הנתונים היא בתדירות נמוכה והתוצאות מתעכבות. זהו מכשול לניהול תקין של מערכות וגורם...