Gassensorapplikationer inom vattenkvalitetsövervakning och underhåll

Sammanfattning Industri- och befolkningstillväxt under de senaste decennierna har varit en avgörande bidragande faktor till försämringen av vattenkvaliteten. Vissa av gaserna som kommer från vattenreningsverk är giftiga och brandfarliga, vilka måste identifieras, såsom vätesulfid, koldioxid, metan och kolmonoxid. System för övervakning av vattenkvalitet måste utvecklas för att uppfylla juridiska, miljömässiga och sociala krav. Att övervaka vattenkvaliteten är svårt på grund av variationen, naturen och de låga koncentrationerna av föroreningar som måste detekteras. Gasen som kommer från dessa behandlingsprocesser spelar en viktig roll i vattenrening, övervakning och kontroll. Gassensorer kan användas som en säkerhetsanordning i vattenreningsprocessen. Gassensorerna tar emot insignaler i form av kemiska, fysikaliska och biologiska stimuli och omvandlar dem till elektriska signaler. Gassensorerna kan installeras i olika avloppsreningsprocesser. I denna översikt presenterar vi de senaste framstegen, banbrytande utvecklingarna och tekniska landvinningar som lett till utvecklingen av gassensorer för utvärdering av vattenkvalitet. Gassensorers roll i upprätthållande och övervakning av vattenkvalitet diskuteras, och olika analyter och deras detektionstekniker och sensormaterial som beskriver deras fördelar och nackdelar har sammanfattats. Slutligen ges en sammanfattning och prognos för framtida inriktningar för gassensorer inom övervakning och underhåll av vattenkvalitet.

Nyckelord Gassensor/Vattenkvalitet/Vattenrening/Avloppsvatten/Kemisk syreförbrukning/Biologisk syreförbrukning

Introduktion
Ett av de mest betydande miljöproblemen som mänskligheten står inför är den växande globala föroreningen av vattenförsörjningen med tusentals naturliga och industriella föreningar. Detta har blivit mer framträdande under de senaste decennierna på grund av globalisering, industrialisering och en plötslig befolkningsökning. Omkring 3,4 miljarder människor har ingen tillgång till rent dricksvatten, vilket korrelerar med mer än 35 % av alla dödsfall i utvecklingsländer [1]. Termen avloppsvatten används för vatten som innehåller mänskligt avfall, hushållsavfall, animaliskt avfall, fetter, tvål och kemikalier. Termen sensor härstammar från "sentio", det latinska ordet för perception eller observation. En sensor är en anordning som används för att detektera den aktuella analyten och reagerar på närvaron av en förorening eller analyt i miljön. Under årens lopp har människor avancerade metoder för att detektera vattenkvalitet för att identifiera bakterier, organiska och oorganiska kemikalier och andra parametrar (t.ex. pH, hårdhet (löst Ca och Mg) och turbiditet (grumlighet). Sensorerna används för att upprätthålla och övervaka vattenkvaliteten och skydda vattenanvändare. Dessa sensorer kan placeras på lämpliga platser, centralt i, inuti eller till och med vid användningspunkten för en vattenreningsanläggning. Vattenkvaliteten kan övervakas online eller offline med hjälp av sensorer. Numera föredras onlineövervakning av vatten på grund av den snabba responsen hos denna typ av system. Det saknas lämpliga sensorer som kan användas för korrekt realtidsövervakning för underhåll och vattenkvalitetsövervakning. En av de mest använda vattenreningsteknikerna är sekvenseringsbatchreaktorer. Det är ett aktivt slamsystem som används för att anrika slammet med fosfatackumulerande organismer. De flesta reaktorerna drivs baserat på offline-steg, vilket innebär att dataprovtagningen är lågfrekvent och att resultaten är fördröjda. Det är ett hinder för korrekt hantering av system och gör...