1. Definition av sensorer för onlineövervakning av vattenkvalitet
En sensor för övervakning av vattenkvalitet online är en precisionsanalytisk enhet som kontinuerligt detekterar fysiska och kemiska parametrar för vattenförekomster i realtid. Den omvandlar subtila förändringar i ämneskoncentration eller karakteristisk intensitet till standard, bearbetbara elektriska signaler, vilket möjliggör 24/7 automatisk registrering, visning och dataanalys för vattenmiljöövervakningssystem.
Enkelt uttryckt förlitar sig kärnarbetsmekanismen för sensorer för övervakning av vattenkvalitet online på två nyckelfunktioner:
avkänning och
signalomvandling.
Avkänning : Utrustade med dedikerade känsliga komponenter som jonelektroder, permeabla membran och optiska sonder, sensorer utlöser specifika fysiska eller kemiska reaktioner med målämnen i vattenprover för att fånga förändringar i vattenkvaliteten i realtid.
Signalomvandling : De subtila förändringarna som genereras av reaktioner (inklusive potentialskillnad, ström, ljusintensitet och temperaturvariationer) omvandlas till standardiserade elektriska utsignaler, inklusive 4–20 mA analoga strömsignaler och digitala kommunikationssignaler.
Som den centrala front-end-hårdvaran för intelligenta vattenmiljöövervakningssystem, används sensorer för övervakning av vattenkvalitet online i stor utsträckning i
Vattenbruksvattenkvalitetsövervakningssystem , automatiska övervakningsstationer online, övervakningsbojar för vattenmiljön, mobila övervakningsfartyg och scenarier för övervakning av industriellt vatten i realtid.
2. Fem konventionella mätparametrar för vattenkvalitet
De fem konventionella vattenkvalitetsparametrarna är de mest grundläggande och auktoritativa indikatorerna för att utvärdera det grundläggande tillståndet för vattenmiljöer, som täcker fysiska, kemiska och ekologiska karakteristiska dimensioner av vattenförekomster. De universellt erkända kärnparametrarna är följande:
Vattentemperatur : En grundläggande korrigeringsparameter för nästan alla vattenkvalitetsmätningar. Det påverkar direkt innehållet av löst syre i vatten, mikrobiell aktivitet och hastigheten för vattenkemiska reaktioner, vilket fungerar som en grundläggande referens för bedömning av vattenmiljön.
pH-värde : En nyckelindikator som kännetecknar surheten och alkaliniteten i vattendrag. Det påverkar djupt överlevnaden och reproduktionen av vattenlevande organismer, såväl som migration, omvandling och anrikning av olika föroreningar i vatten.
Upplöst syre (DO) : Avser koncentrationen av molekylärt syre löst i vatten. Det är ett kritiskt utvärderingsindex för att bedöma vattenförekomsternas självreningsförmåga och bedöma hälsotillståndet i akvatiska ekologiska miljöer.
Konduktivitet : Indirekt återspeglar den totala koncentrationen av lösta joner i vatten, motsvarande vattnets salthalt och totala lösta fasta ämnen (TDS). Det kan effektivt karakterisera mineraliseringsgraden och nivån av oorganisk förorening av vattenförekomster.
Grumlighet : Indikerar den ljusblockerande graden av vattenförekomster som orsakas av suspenderade sediment, alger, organiskt skräp och andra partiklar. Det är en viktig visuell och fysisk indikator för att utvärdera vattenrenhet och suspenderad föroreningsgrad.
Obs : Konfigurationen av de fem konventionella parametrarna kan justeras något för specifika tillämpningsscenarier. För individuella övervakningskrav kan redoxpotential (ORP) eller salthalt ersätta partiella parametrar, medan ovanstående fem indikatorer förblir den mest använda och branscherkända standardkonfigurationen.
3. Klassificering och principer för optiska vattenkvalitetssensorer
Optiska vattenkvalitetssensorer realiserar vattenkvalitetsparameterdetektion baserat på de optiska interaktionsegenskaperna mellan vattenämnen och ljus, inklusive ljusabsorption, spridning, fluorescens och fosforescens. De har ingen reagensförbrukning, snabb svarshastighet och stark anti-elektromagnetisk störningsförmåga, och de har blivit vanliga övervakningsenheter för detektering av vattenmiljö med hög precision. De viktigaste typerna och tillämpningarna sammanfattas nedan:
3.1 Ultraviolett-synliga (UV-Vis) Absorptionsspektrumsensorer
Arbetsprincip : Enligt Beer-Lambert-lagen detekterar sensorn ljusabsorptionsintensiteten för vattenprover vid specifika ultravioletta och synliga våglängder, och beräknar kvantitativt koncentrationen av målföroreningar genom det linjära förhållandet mellan absorbans och ämneskoncentration.
Huvudapplikationer : Realtidsdetektering av kemiskt syrebehov (COD), nitratkväve (NO3-N), totalt organiskt kol (TOC) och karakteristiska organiska föroreningar såsom bensenserier i vatten.
3.2 Fluorescenssensorer
Arbetsprincip : Bestråla vattenprover med specifik våglängdsexcitationsljus och detektera intensiteten av långvågigt emissionsljus som genereras av excitation av fluorescerande ämnen i vatten, för att åstadkomma kvantitativ övervakning av målämnen.
Huvudapplikationer
• Klorofyll-a-sensorer: Beräkna algbiomassa och täthet genom att detektera klorofyllfluorescensintensitet i vatten, vilket ger tidig varning för algblomning och vattenövergödning.
• CDOM/FDOM-sensorer: Övervaka koncentrationen av färgat löst organiskt material (CDOM) och fluorescerande löst organiskt material (FDOM), som används för spårning av organisk förorening och vattenekologisk bedömning.
• Petroleum Pollutant Sensors: Använd de unika fluorescensegenskaperna hos polycykliska aromatiska kolväten i petroleumämnen för att realisera onlineövervakning av vattenoljeutsläpp och oljeföroreningar.
3.3 Sensorer för grumlighet/spritt ljus
Arbetsprincip : Upptäck ljusspridningsintensiteten som genereras av suspenderade partiklar i vatten. Den använder mestadels 90° detektering av spritt ljus eller 180° detektering av genomsänt ljus för att kvantifiera vattengrumlighet.
Huvudapplikationer : Direkt och högprecisionsmätning i realtid av vattenturbiditet i ytvatten, hushållsavlopp och industriavloppsvatten.
3.4 Laserspektrumsensorer
Arbetsprincip : Använd laser som ljuskälla, vilket har fördelarna med hög monokromaticitet, hög ljusstyrka och låg interferens. Kombinerat med Raman-spektroskopi och avstämbar diodlaserabsorptionsspektroskopiteknik uppnår den ultrakänslig spårdetektering.
Huvudapplikationer : Detektering av spårlösta gaser (metan, koldioxid, etc.) och lågkoncentrerade mikroföroreningar i vatten, lämpliga för finövervakning av vattenmiljön av hög standard.
4. Klassificering av jonvattenkvalitetssensorer
Jonvattenkvalitetssensorer är professionella detekteringsanordningar för specifika joniska ämnen i vatten. Deras kärnteknologi är baserad på jonselektiva elektroder och avancerade elektrokemiska avkänningsprinciper. De kan exakt fånga aktiviteten och koncentrationen av måljoner i vattenprover, med enkel struktur, snabb respons och låg kostnad, och används i stor utsträckning i konventionell vattenkvalitets jonindexövervakning.
