เหตุใดโรงงานผลิตน้ำจืดจากน้ำทะเลของสเปนจึงติดตั้งเซ็นเซอร์วัดปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ละลายในสายการผลิต

ระบบรีเวิร์สออสโมซิส (RO) กำจัดเกลือออกไปได้ แต่ก็กำจัดสิ่งอื่นๆ ออกไปด้วยเช่นกัน น้ำที่ออกมาจากเยื่อ RO มีฤทธิ์กัดกร่อนทางเคมีสูง มีค่า pH ต่ำ ความกระด้างเกือบเป็นศูนย์ ความเป็นด่างเกือบเป็นศูนย์ และมีศักยภาพในการกัดกร่อนที่สามารถกัดกร่อนตะกั่วจากข้อต่อบัดกรีและละลายซีเมนต์ที่บุท่อส่งน้ำได้ ในระบบชายฝั่งทะเลเมดิเตอร์เรเนียนของสเปน ซึ่งน้ำจืดจากโรงงานผลิตน้ำจืดไหลผ่านเครือข่ายเก่าแก่ไปยังเมืองต่างๆ ในแผ่นดิน ศักยภาพในการกัดกร่อนนั้นไม่ใช่เรื่องสมมติ มันเป็นเหตุผลที่ทำให้การซ่อมแซมท่อในระบบจ่ายน้ำจืดมีค่าใช้จ่ายสูงกว่าระบบจ่ายน้ำแบบดั้งเดิม

วิธีแก้ปัญหาทางวิศวกรรมคือการเติมแร่ธาตุ: ฉีดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่ละลายแล้วเข้าไปในน้ำที่ได้เพื่อลดค่า pH จากนั้นส่งน้ำผ่านเครื่องบำบัดด้วยหินปูน ซึ่งก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จะทำปฏิกิริยากับแคลเซียมคาร์บอเนตเพื่อละลายแคลเซียมและไบคาร์บอเนตลงในน้ำ ผลลัพธ์ที่ได้คือน้ำที่มีความกระด้างและความเป็นด่างที่ควบคุมได้ — ดัชนีความอิ่มตัวของ Langelier ที่คงที่ ซึ่งจะไม่กัดกร่อนหรือทำให้เกิดคราบตะกรันที่ผนังท่อ

อัตราการจ่าย CO₂ ควบคุมทุกอย่าง ถ้า CO₂ น้อยเกินไป: แคลเซียมจะละลายจากหินปูนไม่เพียงพอ น้ำจึงยังคงกัดกร่อน ถ้า CO₂ มากเกินไป: ก๊าซส่วนเกินจะผ่านตัวสัมผัสโดยไม่เปลี่ยนแปลง เข้าสู่ระบบจ่ายน้ำ และทำให้ค่า pH ของน้ำลดลงที่ก๊อกน้ำ ซึ่งเป็นการละเมิดกฎระเบียบภายใต้พระราชกฤษฎีกา 140/2003 ของสเปน (มาตรฐานน้ำดื่ม ปริมาณ CO₂ สูงสุด 500 มก./ลิตร) เซ็นเซอร์วัด CO₂ ที่ละลายในน้ำเป็นเครื่องมือเดียวที่วัดปริมาณ CO₂ ที่ส่งไปยังกระบวนการจริง ไม่ใช่ปริมาณที่สั่งการโดยปั๊มจ่ายก๊าซ

เซ็นเซอร์

เซ็นเซอร์วัด CO₂ ละลายน้ำของ Honde ใช้ขั้วไฟฟ้าแบบเมมเบรนชนิด Severinghaus โดย CO₂ จะแพร่จากน้ำในกระบวนการผ่านเมมเบรนที่ยอมให้ก๊าซผ่านได้เข้าไปในบัฟเฟอร์ภายใน ซึ่งจะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงค่า pH ที่ขั้วไฟฟ้าจะแปลงเป็นค่าความเข้มข้น การวัดนี้มีความจำเพาะต่อ CO₂ ละลายน้ำเท่านั้น ไม่ตอบสนองต่อไบคาร์บอเนต คาร์บอเนต หรือสารละลายชนิดอื่น ๆ

ระบบชดเชยอุณหภูมิอัตโนมัติเป็นข้อกำหนดที่สำคัญยิ่งสำหรับการผลิตน้ำจืดจากน้ำทะเลเมดิเตอร์เรเนียนของสเปน อุณหภูมิของน้ำที่ได้จะแตกต่างกันไปตั้งแต่ 16°C ในฤดูหนาวถึง 28°C ในฤดูร้อน ซึ่งความผันผวน 12°C นี้ทำให้เกิดข้อผิดพลาด 12–15% ในการวัดปริมาณ CO₂ ที่ละลายในน้ำโดยไม่ใช้ระบบชดเชยอุณหภูมิ กฎระเบียบเกี่ยวกับน้ำดื่มของสเปนกำหนดให้วัดระดับ CO₂ ณ จุดจ่ายน้ำ ซึ่งอยู่ที่อุณหภูมิแวดล้อม เซ็นเซอร์ที่ปรับเทียบที่ 20°C อ่านค่าน้ำที่ได้ในฤดูร้อนที่ 28°C จะทำให้ค่า CO₂ สูงเกินจริงประมาณ 15% ซึ่งมากพอที่จะทำให้เกิดสัญญาณเตือนค่าสูงเกินจริงในโรงงานจ่ายสารเคมีมาตรฐาน ระบบชดเชยอุณหภูมิช่วยขจัดความผันผวนตามฤดูกาลนี้ได้

การกำหนดค่ากระบวนการหลังการบำบัด

ที่โรงงานผลิตน้ำจืดจากน้ำทะเลด้วยระบบรีเวอร์สออสโมซิส (SWRO) แห่งหนึ่งในสเปน มีการติดตั้งเซนเซอร์วัดปริมาณ CO₂ ที่ละลายในน้ำ ณ จุดวัดสองจุด:

สถาปัตยกรรมโซลูชัน

ผลการศึกษาภาคสนาม: โรงงานผลิตน้ำจืดจากน้ำทะเลด้วยระบบ SWRO บริเวณชายฝั่งทะเลเมดิเตอร์เรเนียน เมืองมูร์เซีย ประเทศสเปน ปี 2026

โรงงานผลิตน้ำจืดระบบ SWRO ในเมืองมูร์เซีย ซึ่งให้บริการผู้บริโภคในเขตเมือง 180,000 ราย ได้ติดตั้งเซ็นเซอร์วัดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ละลายในน้ำ (CO₂) ของ Honde ณ จุดวัดทั้งสองจุดในเดือนมกราคม 2026 โดยแทนที่วิธีการเดิมที่ใช้การเก็บตัวอย่าง CO₂ ด้วยมือสองครั้งต่อกะ

• จำนวนการตรวจพบก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO₂) เกินมาตรฐานในน้ำประปาที่ผ่านการบำบัดแล้ว 7 ครั้งในปี 2025 ซึ่งแต่ละครั้งถือเป็นเหตุการณ์ที่ต้องแจ้งให้กระทรวงสาธารณสุขของสเปนทราบ ลดลงเหลือศูนย์ในเจ็ดเดือนแรกของการเริ่มใช้งานระบบตรวจวัด ระบบรีเลย์เตือนภัยตรวจพบการตรวจพบค่าเกินมาตรฐานที่เริ่มเกิดขึ้น 3 ครั้งที่ระดับ 450 มิลลิกรัม/ลิตร และแจ้งเตือนหัวหน้างานกะ ซึ่งได้แก้ไขอัตราการจ่ายก๊าซ CO₂ ก่อนที่จุดตรวจพบก๊าซในน้ำประปาที่ผ่านการบำบัดแล้วจะได้รับผลกระทบ
• ในปี 2025 เกิดเหตุปั๊มจ่ายสารเคมีขัดข้อง 9 ครั้ง โดยตรวจไม่พบเป็นเวลานานกว่า 2 ชั่วโมง ก่อนที่การทดสอบโดยการสุ่มตัวอย่างจะตรวจพบ เนื่องจากสัญญาณควบคุมของปั๊มแสดงว่า "กำลังทำงาน" ในขณะที่วาล์วที่ติดขัดขัดขวางการจ่าย CO₂ ส่วนเซ็นเซอร์แบบอินไลน์ที่ทางออกของปั๊มจ่ายสารเคมี ตรวจพบเหตุการณ์ที่เทียบเท่ากันในฤดูกาลปี 2026 ภายใน 2 นาทีหลังจากเกิดความผิดพลาด และแต่ละครั้งจะส่งสัญญาณเตือนไปยังรีเลย์ทันที
• ต้นทุนการจ่าย CO₂ ลดลง 13% — ระบบควบคุมแบบป้อนกลับในสายการผลิตช่วยให้โรงงานสามารถปรับจุดตั้งค่าการจ่าย CO₂ ให้แคบลงจาก 280 มก./ลิตร เหลือ 240 มก./ลิตร ที่จุดจ่าย ทำให้ไม่ต้องใช้ค่าเผื่อความปลอดภัยที่เคยใช้ชดเชยความไม่แน่นอนของการสุ่มตัวอย่างแบบสองครั้งต่อกะอีกต่อไป
• การวิเคราะห์ CO₂ ด้วยตนเองลดลงจาก 720 ครั้งต่อเดือนเหลือ 72 ครั้งต่อเดือน เนื่องจากเซ็นเซอร์แบบอินไลน์ช่วยตรวจสอบการปฏิบัติตามข้อกำหนดอย่างต่อเนื่อง และการเก็บตัวอย่างรายเดือนช่วยสร้างหลักฐานการตรวจสอบยืนยัน

แผนที่แสดงความต้องการในตลาดการผลิตน้ำจืดและการบำบัดน้ำในประเทศพัฒนาแล้ว

เซ็นเซอร์วัด CO₂ ที่ละลายในน้ำสำหรับการควบคุมการเติมแร่ธาตุ เป็นข้อกำหนดที่ใช้ร่วมกันในทุกประเทศที่ดำเนินการผลิตน้ำจืดจากน้ำทะเลด้วยระบบ SWRO ในระดับเทศบาล โรงงาน Sorek และ Hadera ของอิสราเอล ซึ่งเป็นโรงงาน SWRO ที่ใหญ่ที่สุดในโลก ใช้ระบบตรวจสอบ CO₂ ที่ละลายในน้ำอย่างต่อเนื่องที่ถังสัมผัสหินปูน โรงงานผลิตน้ำจืดจากน้ำทะเล Perth ของออสเตรเลีย (SWDP) และโรงงาน Kurnell ในซิดนีย์ กำหนดให้ใช้เซ็นเซอร์ CO₂ แบบติดตั้งในท่อเป็นส่วนหนึ่งของอุปกรณ์ที่ต้องปฏิบัติตามกฎระเบียบ เครือข่ายการผลิตน้ำจืดจากน้ำทะเล Algarve ของโปรตุเกส ซึ่งขยายตัวหลังจากภัยแล้งปี 2022–2025 กำหนดให้มีการตรวจสอบ CO₂ ที่ทางออกของถังสัมผัสทุกจุด ไซปรัสและมอลตา ซึ่งการผลิตน้ำจืดจากน้ำทะเลเป็นแหล่งน้ำดื่มมากกว่า 50% ใช้เซ็นเซอร์วัด CO₂ ที่ละลายในน้ำเป็นเครื่องมือหลักในการปฏิบัติตามกฎระเบียบสำหรับเครือข่ายการจ่ายน้ำ โรงงานแต่ละแห่งมีข้อกำหนดเซ็นเซอร์เดียวกัน ได้แก่ อิเล็กโทรดเมมเบรน Severinghaus การชดเชยอุณหภูมิอัตโนมัติ และเอาต์พุต RS485/MQTT ซึ่งเป็นข้อกำหนดที่ปิดวงจรควบคุมการจ่ายสารเคมี ซึ่งการสุ่มตัวอย่างด้วยมือไม่สามารถทำได้