1. Онлайн су сапасын бақылау сенсорларының анықтамасы
Су сапасын онлайн бақылау сенсоры нақты уақыт режимінде су объектілерінің физикалық және химиялық параметрлерін үздіксіз анықтайтын дәл аналитикалық құрылғы болып табылады. Ол субстанция концентрациясындағы немесе сипаттамалық қарқындылықтағы нәзік өзгерістерді стандартты, өңделетін электр сигналдарына түрлендіреді, су ортасын бақылау жүйелері үшін тәулік бойы автоматты түрде жазуды, көрсетуді және деректерді талдауды қамтамасыз етеді.
Қарапайым сөзбен айтқанда, су сапасын онлайн бақылау сенсорларының негізгі жұмыс механизмі екі негізгі мүмкіндікке негізделген:
сезу және
сигналды түрлендіру.
Сезімдеу : иондық электродтар, өткізгіш мембраналар және оптикалық зондтар сияқты арнайы сезімтал компоненттермен жабдықталған сенсорлар нақты уақыттағы су сапасының өзгерістерін түсіру үшін су үлгілеріндегі мақсатты заттармен арнайы физикалық немесе химиялық реакцияларды іске қосады.
Сигналдарды түрлендіру : реакциялар арқылы жасалған нәзік өзгерістер (соның ішінде потенциалдар айырмасы, ток, жарық қарқындылығы және температура ауытқулары) стандартталған электрлік шығыс сигналдарына, соның ішінде 4–20 мА аналогтық ток сигналдары мен сандық байланыс сигналдарына түрлендіріледі.
Интеллектуалды су ортасын бақылау жүйелерінің негізгі алдыңғы аппараттық құралы ретінде су сапасын онлайн бақылау сенсорлары кеңінен қолданылады.
Акваөсіру суының сапасын бақылау жүйесі , онлайн автоматты бақылау станциялары, су ортасын бақылау қалқымалары, жылжымалы бақылау кемелері және өнеркәсіптік суды нақты уақыт режимінде бақылау сценарийлері.
2. Судың сапасын өлшеудің бес дәстүрлі параметрі
Су сапасының бес шартты параметрі су объектілерінің физикалық, химиялық және экологиялық сипаттамалық өлшемдерін қамтитын су ортасының негізгі жағдайын бағалаудың ең іргелі және беделді көрсеткіштері болып табылады. Жалпыға бірдей танылған негізгі параметрлер мыналар:
Су температурасы : су сапасының барлық дерлік өлшемдері үшін негізгі түзету параметрі. Ол судағы еріген оттегінің мөлшеріне, микробтардың белсенділігіне және судың химиялық реакцияларының жылдамдығына тікелей әсер етеді, су ортасын бағалау үшін негізгі анықтамалық ретінде қызмет етеді.
pH мәні : Су объектілерінің қышқылдығы мен сілтілілігін сипаттайтын негізгі көрсеткіш. Ол су организмдерінің тіршілігіне және көбеюіне, сондай-ақ судағы әртүрлі ластаушы заттардың миграциясына, өзгеруіне және байытылуына терең әсер етеді.
Ерітілген оттегі (DO) : суда еріген молекулалық оттегінің концентрациясын білдіреді. Бұл су объектілерінің өзін-өзі тазарту қабілетін бағалауға және су экологиялық ортасының денсаулық жағдайын бағалауға арналған сыни бағалау көрсеткіші.
Өткізгіштік : Судың тұздылығына және жалпы еріген қатты заттарға (TDS) сәйкес судағы еріген иондардың жалпы концентрациясын жанама түрде көрсетеді. Ол су объектілерінің минералдану дәрежесін және бейорганикалық ластану деңгейін тиімді сипаттай алады.
Лайлану : Су қоймаларының ілмелі шөгінділер, балдырлар, органикалық қалдықтар және басқа да бөлшектердің әсерінен болатын жарықты бөгеу дәрежесін көрсетеді. Бұл судың тазалығын және тоқтатылған ластану дәрежесін бағалау үшін маңызды көрнекі және физикалық көрсеткіш.
Ескертпе : бес әдеттегі параметрдің конфигурациясы нақты қолданба сценарийлері үшін аздап реттелуі мүмкін. Мониторингтің жеке талаптары үшін тотығу-тотықсыздану потенциалы (ORP) немесе тұздылық ішінара параметрлерді алмастыруы мүмкін, ал жоғарыда аталған бес көрсеткіш ең кең таралған және салада танылған стандартты конфигурация болып қала береді.
3. Су сапасының оптикалық сенсорларының жіктелуі және принциптері
Су сапасының оптикалық сенсорлары су заттары мен жарықтың, соның ішінде жарықты сіңіру, шашырау, флуоресценция және фосфоресценция арасындағы оптикалық өзара әрекеттесу сипаттамаларына негізделген су сапасының параметрін анықтауды жүзеге асырады. Реагент тұтынусыз, жылдам жауап беру жылдамдығы және күшті антиэлектромагниттік кедергі мүмкіндігі бар олар су ортасын жоғары дәлдікпен анықтауда негізгі бақылау құрылғыларына айналды. Негізгі түрлері мен қолданбалары төменде жинақталған:
3.1 Ультракүлгін-көрінетін (УК-көрінетін) сіңіру спектрінің сенсорлары
Жұмыс принципі : Бер-Ламберт заңына сәйкес сенсор су үлгілерінің белгілі бір ультракүлгін және көрінетін толқын ұзындықтарында жарықты сіңіру қарқындылығын анықтайды және жұту қабілеті мен зат концентрациясы арасындағы сызықтық қатынас арқылы мақсатты ластаушы заттардың концентрациясын сандық түрде есептейді.
Негізгі қолданбалар : Химиялық оттегі қажеттілігін (COD), нитрат азотын (NO3-N), жалпы органикалық көміртекті (TOC) және судағы бензол қатары сияқты тән органикалық ластағыштарды нақты уақытта анықтау.
3.2 Флуоресценция сенсорлары
Жұмыс принципі : Су үлгілерін нақты толқын ұзындығы қоздыру жарығымен сәулелендіріңіз және мақсатты заттардың сандық мониторингін жүзеге асыру үшін судағы флуоресцентті заттардың қозуынан туындаған ұзын толқынды сәулеленудің қарқындылығын анықтаңыз.
Негізгі қолданбалар
• Хлорофилл-а сенсорлары: судағы хлорофилл флуоресценциясының қарқындылығын анықтау арқылы балдырлардың биомассасы мен тығыздығын бағалаңыз, балдырлардың гүлденуі мен судың эвтрофикациясы туралы ерте ескерту береді.
• CDOM/FDOM сенсорлары: органикалық ластануды бақылауға және судың экологиясын бағалауға қолданылатын түсті еріген органикалық заттардың (CDOM) және флуоресцентті еріген органикалық заттардың (FDOM) концентрациясын бақылаңыз.
• Мұнай ластаушы датчиктер: судағы мұнайдың төгілуін және мұнайдың ластануын онлайн бақылауды жүзеге асыру үшін мұнай заттарындағы полициклді ароматты көмірсутектердің бірегей флуоресценттік сипаттамаларын пайдаланыңыз.
3.3 Лайлану/шашыраңқы жарық сенсорлары
Жұмыс принципі : Судағы ілулі бөлшектерден туындаған жарықтың шашырау қарқындылығын анықтау. Ол негізінен судың лайлылығын анықтау үшін 90° шашыраңқы жарықты анықтау немесе 180° жіберілетін жарықты анықтау режимдерін қолданады.
Негізгі қолданбалар : Жер үсті суларындағы, тұрмыстық ағынды сулардағы және өнеркәсіптік сарқынды сулардағы судың лайлылығын нақты уақыт режимінде тікелей және жоғары дәлдікпен өлшеу.
3.4 Лазерлік спектрлік сенсорлар
Жұмыс принципі : жоғары монохроматикалық, жоғары жарықтық және төмен кедергі артықшылығы бар жарық көзі ретінде лазерді қабылдаңыз. Раман спектроскопиясы және реттелетін диодты лазерлік абсорбциялық спектроскопия технологиясымен біріктірілген ол ультра сезімтал ізді анықтауға қол жеткізеді.
Негізгі қолданбалар : Судағы еріген газдарды (метан, көмірқышқыл газы және т.б.) және төмен концентрациялы микро ластағыштарды анықтау, су ортасының жоғары стандартты бақылауына жарамды.
4. Иондық су сапасының датчиктерінің классификациясы
Иондық су сапасының сенсорлары судағы нақты иондық заттарды анықтаудың кәсіби құрылғылары болып табылады. Олардың негізгі технологиясы ион-селективті электродтарға және озық электрохимиялық зондтау принциптеріне негізделген. Олар су үлгілеріндегі мақсатты иондардың белсенділігі мен концентрациясын дәл түсіре алады, қарапайым құрылымы, жылдам әрекет етуі және төмен құны бар және су сапасының иондық индексінің әдеттегі мониторингінде кеңінен қолданылады.
