Toepassingen van gassensoren bij het bewaken en onderhouden van de waterkwaliteit.

Abstract De industriële groei en bevolkingstoename in de afgelopen decennia hebben aanzienlijk bijgedragen aan de verslechtering van de waterkwaliteit. Sommige gassen die vrijkomen bij waterzuiveringsinstallaties zijn giftig en brandbaar en moeten worden geïdentificeerd, zoals waterstofsulfide, kooldioxide, methaan en koolmonoxide. Er moeten systemen voor waterkwaliteitsmonitoring worden ontwikkeld die voldoen aan wettelijke, milieu- en maatschappelijke eisen. Het monitoren van de waterkwaliteit is lastig vanwege de variabiliteit, de aard en de lage concentraties van de te detecteren verontreinigende stoffen. De gassen die vrijkomen bij deze zuiveringsprocessen spelen een essentiële rol in de waterzuivering, -monitoring en -controle. Gasdetectoren kunnen worden gebruikt als veiligheidsvoorziening in het waterzuiveringsproces. Gasdetectoren ontvangen inputsignalen in de vorm van chemische, fysische en biologische prikkels en zetten deze om in elektrische signalen. Gasdetectoren kunnen in verschillende afvalwaterzuiveringsprocessen worden geïnstalleerd. In dit overzicht presenteren we de meest recente ontwikkelingen, baanbrekende innovaties en technologische successen die hebben geleid tot de ontwikkeling van gasdetectoren voor het evalueren van de waterkwaliteit. De rol van gasdetectoren bij het handhaven en bewaken van de waterkwaliteit wordt besproken, en verschillende analyten, hun detectietechnologieën en sensormaterialen worden samengevat, inclusief hun voor- en nadelen. Tot slot geven we een samenvatting en een vooruitblik op de toekomstige ontwikkelingen van gasdetectoren in de monitoring en het handhaven van de waterkwaliteit.

Trefwoorden: Gassensor/Waterkwaliteit/Waterzuivering/Afvalwater/Chemische zuurstofbehoefte/Biologische zuurstofbehoefte

Invoering
Een van de belangrijkste milieuproblemen waarmee de mensheid wordt geconfronteerd, is de toenemende wereldwijde vervuiling van de watervoorziening met duizenden natuurlijke en industriële verbindingen. Dit probleem is de afgelopen decennia prominenter geworden als gevolg van globalisering, industrialisatie en een plotselinge bevolkingsgroei. Ongeveer 3,4 miljard mensen hebben geen toegang tot schoon drinkwater, wat verband houdt met meer dan 35% van alle sterfgevallen in ontwikkelingslanden [1]. De term afvalwater wordt gebruikt voor water dat menselijk afval, huishoudelijk afval, dierlijk afval, vetten, zeep en chemicaliën bevat. De term sensor is afgeleid van "sentio", het Latijnse woord voor waarneming of observatie. Een sensor is een apparaat dat wordt gebruikt om de te analyseren stof te detecteren en reageert op de aanwezigheid van een verontreiniging of te analyseren stof in het milieu. In de loop der jaren hebben mensen geavanceerde methoden ontwikkeld voor het detecteren van waterkwaliteit, waarmee bacteriën, organische en anorganische chemicaliën en andere parameters (zoals pH, hardheid (opgelost Ca en Mg) en troebelheid) kunnen worden geïdentificeerd. Sensoren worden gebruikt om de waterkwaliteit te handhaven en te bewaken en watergebruikers te beschermen. Deze sensoren kunnen op geschikte plaatsen worden geplaatst, centraal, binnenin of zelfs op het gebruikspunt van een waterzuiveringsinstallatie. De waterkwaliteit kan online of offline worden gemonitord met behulp van sensoren. Tegenwoordig heeft online monitoring de voorkeur vanwege de snelle respons van dit soort systemen. Er is echter een tekort aan geschikte sensoren voor realtime monitoring ten behoeve van onderhoud en waterkwaliteitsbewaking. Een van de meest gebruikte waterzuiveringstechnieken is de sequentiële batchreactor. Dit is een actiefslibsysteem dat wordt gebruikt om het slib te verrijken met fosfaataccumulerende organismen. De meeste reactoren werken op basis van offline stappen, wat betekent dat de dataverzamelingsfrequentie laag is en dat de resultaten vertraagd zijn. Dit vormt een obstakel voor het juiste beheer van systemen en maakt