การประยุกต์ใช้เซ็นเซอร์ก๊าซในการตรวจสอบและบำรุงรักษาคุณภาพน้ำ

บทคัดย่อ การขยายตัวทางอุตสาหกรรมและประชากรในช่วงไม่กี่ทศวรรษที่ผ่านมาเป็นปัจจัยสำคัญที่ทำให้คุณภาพน้ำเสื่อมโทรมลง ก๊าซบางชนิดที่ปล่อยออกมาจากโรงบำบัดน้ำมีพิษและไวไฟ ซึ่งจำเป็นต้องระบุให้ชัดเจน เช่น ไฮโดรเจนซัลไฟด์ คาร์บอนไดออกไซด์ มีเทน และคาร์บอนมอนอกไซด์ จำเป็นต้องพัฒนาระบบตรวจสอบคุณภาพน้ำเพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดทางกฎหมาย สิ่งแวดล้อม และสังคม การตรวจสอบคุณภาพน้ำทำได้ยากเนื่องจากความแปรปรวน ลักษณะ และความเข้มข้นต่ำของสารปนเปื้อนที่ต้องตรวจจับ ก๊าซที่ปล่อยออกมาจากกระบวนการบำบัดเหล่านี้มีบทบาทสำคัญในการบำบัดน้ำ การตรวจสอบ และการควบคุม เซ็นเซอร์ตรวจจับก๊าซสามารถใช้เป็นอุปกรณ์ความปลอดภัยในกระบวนการทำน้ำให้บริสุทธิ์ได้ เซ็นเซอร์ตรวจจับก๊าซรับสัญญาณอินพุตในรูปแบบเคมี ทางกายภาพ และทางชีวภาพ แล้วแปลงเป็นสัญญาณไฟฟ้า เซ็นเซอร์ตรวจจับก๊าซสามารถติดตั้งได้ในกระบวนการบำบัดน้ำเสียต่างๆ ในบทความนี้ เราได้นำเสนอความก้าวหน้าล่าสุด การพัฒนาที่สำคัญ และความสำเร็จทางเทคโนโลยีที่นำไปสู่การพัฒนาเซ็นเซอร์ตรวจจับก๊าซสำหรับการประเมินคุณภาพน้ำ บทบาทของเซ็นเซอร์ตรวจจับก๊าซในการบำรุงรักษาและตรวจสอบคุณภาพน้ำได้รับการกล่าวถึง และสารวิเคราะห์ต่างๆ เทคโนโลยีการตรวจจับ และวัสดุตรวจจับ พร้อมทั้งข้อดีและข้อเสียได้ถูกสรุปไว้ สุดท้ายนี้ ได้มีการสรุปและนำเสนอแนวโน้มในอนาคตของเซ็นเซอร์ตรวจจับก๊าซในการตรวจสอบและบำรุงรักษาคุณภาพน้ำ

คำสำคัญ: เซ็นเซอร์ก๊าซ/คุณภาพน้ำ/การบำบัดน้ำ/น้ำเสีย/ความต้องการออกซิเจนทางเคมี/ความต้องการออกซิเจนทางชีวภาพ

การแนะนำ
หนึ่งในปัญหาสิ่งแวดล้อมที่สำคัญที่สุดที่มนุษยชาติกำลังเผชิญคือ มลพิษในแหล่งน้ำทั่วโลกที่เพิ่มขึ้นเรื่อยๆ ด้วยสารประกอบจากธรรมชาติและอุตสาหกรรมหลายพันชนิด ปัญหานี้เด่นชัดมากขึ้นในช่วงไม่กี่ทศวรรษที่ผ่านมาเนื่องจากโลกาภิวัตน์ การพัฒนาอุตสาหกรรม และการเพิ่มขึ้นของประชากรอย่างรวดเร็ว ประชากรประมาณ 3.4 พันล้านคนไม่สามารถเข้าถึงน้ำดื่มสะอาด ซึ่งมีความสัมพันธ์กับการเสียชีวิตมากกว่า 35% ในประเทศกำลังพัฒนา [1] คำว่าน้ำเสียใช้สำหรับน้ำที่มีของเสียจากมนุษย์ ของเสียจากครัวเรือน ของเสียจากสัตว์ ไขมัน สบู่ และสารเคมี คำว่าเซนเซอร์มาจากคำว่า “sentio” ซึ่งเป็นคำภาษาละตินที่หมายถึงการรับรู้หรือการสังเกต เซนเซอร์เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ตรวจจับสารวิเคราะห์ที่สนใจและตอบสนองต่อการมีอยู่ของสารปนเปื้อนหรือสารวิเคราะห์ที่มีอยู่ในสิ่งแวดล้อม ตลอดหลายปีที่ผ่านมา มนุษย์ได้พัฒนาวิธีการตรวจวัดคุณภาพน้ำเพื่อระบุแบคทีเรีย สารเคมีอินทรีย์และอนินทรีย์ และพารามิเตอร์อื่นๆ (เช่น pH ความกระด้าง (แคลเซียมและแมกนีเซียมที่ละลาย) และความขุ่น) เซ็นเซอร์เหล่านี้ใช้ในการบำรุงรักษาและตรวจสอบคุณภาพน้ำและปกป้องผู้ใช้น้ำ เซ็นเซอร์เหล่านี้อาจติดตั้งในสถานที่ที่เหมาะสม ไม่ว่าจะเป็นส่วนกลาง ภายใน หรือแม้แต่ ณ จุดใช้งานของโรงบำบัดน้ำ คุณภาพน้ำสามารถตรวจสอบได้ทั้งแบบออนไลน์และออฟไลน์ด้วยความช่วยเหลือของเซ็นเซอร์ ปัจจุบัน การตรวจสอบคุณภาพน้ำแบบออนไลน์เป็นที่นิยมมากกว่าเนื่องจากระบบประเภทนี้ตอบสนองได้รวดเร็ว อย่างไรก็ตาม ยังขาดแคลนเซ็นเซอร์ที่เหมาะสมสำหรับการตรวจสอบแบบเรียลไทม์เพื่อการบำรุงรักษาและการตรวจสอบคุณภาพน้ำ หนึ่งในเทคนิคการบำบัดน้ำที่ใช้กันมากที่สุดคือ เครื่องปฏิกรณ์แบบแบทช์ต่อเนื่อง (sequencing batch reactors) ซึ่งเป็นระบบตะกอนเร่งที่ใช้ในการเพิ่มปริมาณจุลินทรีย์สะสมฟอสเฟตในตะกอน เครื่องปฏิกรณ์ส่วนใหญ่ทำงานโดยใช้ขั้นตอนแบบออฟไลน์ ซึ่งหมายความว่าการสุ่มตัวอย่างข้อมูลมีความถี่ต่ำและผลลัพธ์อาจไม่แม่นยำ เกิดความล่าช้า ซึ่งเป็นอุปสรรคต่อการจัดการระบบอย่างเหมาะสมและทำให้เกิดปัญหา