De definitie van online sensoren voor waterkwaliteitsmonitoring

Een online sensor voor waterkwaliteitsmonitoring is een nauwkeurig analytisch apparaat dat voortdurend in realtime fysieke en chemische parameters van waterlichamen detecteert. Het zet subtiele veranderingen in de stofconcentratie of karakteristieke intensiteit om in standaard, verwerkbare elektrische signalen, waardoor 24/7 automatische registratie, weergave en gegevensanalyse voor monitoringsystemen voor het watermilieu mogelijk wordt.

Simpel gezegd: het kernwerkmechanisme van online sensoren voor waterkwaliteitsmonitoring is gebaseerd op twee belangrijke mogelijkheden: detectie en signaalconversie..

Sensing : Uitgerust met speciale gevoelige componenten zoals ionenelektroden, permeabele membranen en optische sondes, veroorzaken sensoren specifieke fysische of chemische reacties met doelstoffen in watermonsters om realtime veranderingen in de waterkwaliteit vast te leggen.

Signaalconversie : De subtiele veranderingen die door reacties worden gegenereerd (waaronder potentiaalverschil, stroomsterkte, lichtintensiteit en temperatuurvariaties) worden omgezet in gestandaardiseerde elektrische uitgangssignalen, waaronder 4-20 mA analoge stroomsignalen en digitale communicatiesignalen.

Als de belangrijkste front-end hardware van intelligente monitoringsystemen voor het watermilieu, worden online sensoren voor monitoring van de waterkwaliteit op grote schaal ingezet Monitoringsysteem voor waterkwaliteit in de aquacultuur , online automatische meetstations, monitoringboeien voor het watermilieu, mobiele monitoringvaartuigen en realtime monitoringscenario's voor industrieel water.

De vijf conventionele waterkwaliteitsparameters zijn de meest fundamentele en gezaghebbende indicatoren voor het evalueren van de basistoestand van het watermilieu, en omvatten de fysische, chemische en ecologische karakteristieke dimensies van waterlichamen. De universeel erkende kernparameters zijn als volgt:

Watertemperatuur : een fundamentele correctieparameter voor bijna alle waterkwaliteitsmetingen. Het heeft een directe invloed op het opgeloste zuurstofgehalte in water, de microbiële activiteit en de snelheid van chemische reacties in het water, en dient als basisreferentie voor de beoordeling van het watermilieu.

pH-waarde : een sleutelindicator die de zuurgraad en alkaliteit van waterlichamen karakteriseert. Het heeft een diepgaande invloed op de overleving en voortplanting van waterorganismen, evenals op de migratie, transformatie en verrijking van verschillende verontreinigende stoffen in water.

Opgeloste zuurstof (DO) : Verwijst naar de concentratie van moleculaire zuurstof opgelost in water. Het is een kritische evaluatie-index voor het beoordelen van het zelfreinigende vermogen van waterlichamen en het beoordelen van de gezondheidstoestand van aquatische ecologische omgevingen.

Geleidbaarheid : weerspiegelt indirect de totale concentratie van opgeloste ionen in water, overeenkomend met het zoutgehalte van het water en de totale opgeloste vaste stoffen (TDS). Het kan de mineralisatiegraad en het anorganische vervuilingsniveau van waterlichamen effectief karakteriseren.

Troebelheid : Geeft de mate van lichtblokkering aan van waterlichamen veroorzaakt door zwevende sedimenten, algen, organisch afval en andere deeltjes. Het is een belangrijke visuele en fysieke indicator voor het evalueren van de waterzuiverheid en de mate van zwevende vervuiling.

Opmerking : De configuratie van de vijf conventionele parameters kan enigszins worden aangepast voor specifieke toepassingsscenario's. Voor individuele monitoringseisen kan het redoxpotentieel (ORP) of het zoutgehalte gedeeltelijke parameters vervangen, terwijl de bovengenoemde vijf indicatoren de meest algemeen aanvaarde en door de industrie erkende standaardconfiguratie blijven.

Optische waterkwaliteitssensoren realiseren detectie van waterkwaliteitsparameters op basis van de optische interactiekarakteristieken tussen watersubstanties en licht, inclusief lichtabsorptie, verstrooiing, fluorescentie en fosforescentie. Omdat ze geen reagens verbruiken, een hoge responssnelheid hebben en een sterk anti-elektromagnetisch interferentievermogen hebben, zijn ze mainstream monitoringapparatuur geworden voor de uiterst nauwkeurige detectie van wateromgevingen. De belangrijkste typen en toepassingen worden hieronder samengevat:

Werkingsprincipe : Volgens de wet van Beer-Lambert detecteert de sensor de lichtabsorptie-intensiteit van watermonsters op specifieke ultraviolette en zichtbare golflengten, en berekent hij kwantitatief de concentratie van doelverontreinigende stoffen via de lineaire relatie tussen absorptie en stofconcentratie.

Belangrijkste toepassingen : Realtime detectie van chemisch zuurstofverbruik (CZV), nitraatstikstof (NO3-N), totaal organische koolstof (TOC) en karakteristieke organische verontreinigende stoffen zoals benzeenreeksen in water.

Werkingsprincipe : Bestraal watermonsters met excitatielicht met specifieke golflengte en detecteer de intensiteit van emissielicht met lange golflengte dat wordt gegenereerd door de excitatie van fluorescerende stoffen in water, om kwantitatieve monitoring van doelstoffen te realiseren.

Belangrijkste toepassingen

• Chlorofyl-a-sensoren: schat de biomassa en dichtheid van algen door de intensiteit van de chlorofylfluorescentie in water te detecteren, waardoor vroegtijdige waarschuwing wordt gegeven voor algenbloei en watereutrofiëring.

• CDO/FDOM-sensoren: bewaken de concentratie van gekleurd opgelost organisch materiaal (CDOM) en fluorescerend opgelost organisch materiaal (FDOM), toegepast op het opsporen van organische vervuiling en waterecologische beoordeling.

• Sensoren voor aardolieverontreinigende stoffen: Maak gebruik van de unieke fluorescentie-eigenschappen van polycyclische aromatische koolwaterstoffen in aardoliesubstanties om online monitoring van waterolielekken en olievervuiling te realiseren.

Werkingsprincipe : Detecteer de lichtverstrooiingsintensiteit gegenereerd door zwevende deeltjes in water. Het maakt meestal gebruik van 90° strooilichtdetectie of 180° doorvallend lichtdetectiemodi om de watertroebelheid te kwantificeren.

Belangrijkste toepassingen : Directe en uiterst nauwkeurige real-time meting van watertroebelheid in oppervlaktewater, huishoudelijk rioolwater en industrieel afvalwater.

Werkingsprincipe : gebruik laser als lichtbron, die de voordelen heeft van hoge monochromaticiteit, hoge helderheid en lage interferentie. Gecombineerd met Raman-spectroscopie en afstembare diodelaserabsorptiespectroscopietechnologie wordt ultragevoelige spoordetectie bereikt.

Belangrijkste toepassingen : detectie van sporen van opgeloste gassen (methaan, koolstofdioxide, enz.) en microverontreinigingen met een lage concentratie in water, geschikt voor hoogwaardige monitoring van het watermilieu.

Ionenwaterkwaliteitssensoren zijn professionele detectieapparaten voor specifieke ionische stoffen in water. Hun kerntechnologie is gebaseerd op ionselectieve elektroden en geavanceerde elektrochemische detectieprincipes. Ze kunnen nauwkeurig de activiteit en concentratie van doelionen in watermonsters vastleggen, met een eenvoudige structuur, snelle respons en lage kosten, en worden veel gebruikt bij conventionele ionenindexmonitoring van de waterkwaliteit.