Die industrielle und bevölkerungsmäßige Expansion der letzten Jahrzehnte hat maßgeblich zur Verschlechterung der Wasserqualität beigetragen. Einige der aus Wasseraufbereitungsanlagen freigesetzten Gase sind giftig und entzündlich und müssen identifiziert werden, darunter Schwefelwasserstoff, Kohlendioxid, Methan und Kohlenmonoxid. Um rechtliche, ökologische und soziale Anforderungen zu erfüllen, müssen Systeme zur Überwachung der Wasserqualität entwickelt werden. Die Überwachung der Wasserqualität gestaltet sich aufgrund der Variabilität, der Art und der geringen Konzentrationen der zu erfassenden Schadstoffe schwierig. Die bei diesen Aufbereitungsprozessen entstehenden Gase spielen eine wesentliche Rolle für die Wasseraufbereitung, -überwachung und -kontrolle. Gassensoren können als Sicherheitsvorrichtung im Wasserreinigungsprozess eingesetzt werden. Sie empfangen Eingangssignale chemischer, physikalischer und biologischer Reize und wandeln diese in elektrische Signale um. Gassensoren können in verschiedenen Abwasserbehandlungsverfahren installiert werden. In diesem Übersichtsartikel werden die neuesten Fortschritte, wegweisende Entwicklungen und technologischen Errungenschaften vorgestellt, die zur Entwicklung von Gassensoren zur Beurteilung der Wasserqualität geführt haben. Die Rolle von Gassensoren bei der Überwachung und Sicherung der Wasserqualität wird erörtert, und verschiedene Analyten sowie deren Nachweistechnologien und Sensormaterialien werden mit ihren jeweiligen Vor- und Nachteilen zusammengefasst. Abschließend werden eine Zusammenfassung und ein Ausblick auf zukünftige Entwicklungsrichtungen von Gassensoren in der Wasserqualitätsüberwachung und -sicherung gegeben.
Schlüsselwörter: Gassensor/Wasserqualität/Wasseraufbereitung/Abwasser/Chemischer Sauerstoffbedarf/Biologischer Sauerstoffbedarf
Einführung
Eines der bedeutendsten Umweltprobleme der Menschheit ist die zunehmende globale Verschmutzung der Wasserressourcen mit Tausenden von natürlichen und industriellen Verbindungen. Sie hat sich in den letzten Jahrzehnten aufgrund der Globalisierung, der Industrialisierung und des rasanten Bevölkerungswachstums verschärft. Rund 3,4 Milliarden Menschen haben keinen Zugang zu sauberem Trinkwasser, was mit über 35 % aller Todesfälle in Entwicklungsländern korreliert [1]. Der Begriff Abwasser bezeichnet Wasser, das menschliche Fäkalien, Haushaltsabfälle, Tierkot, Fette, Seife und Chemikalien enthält. Der Begriff Sensor leitet sich vom lateinischen Wort „sentio“ für Wahrnehmung oder Beobachtung ab. Ein Sensor ist ein Gerät, das den zu analysierenden Stoff erkennt und auf dessen Vorhandensein in der Umwelt reagiert. Im Laufe der Jahre wurden die Methoden zur Wasserqualitätsanalyse weiterentwickelt, um Bakterien, organische und anorganische Chemikalien sowie weitere Parameter (z. B. pH-Wert, Härte (gelöstes Calcium und Magnesium) und Trübung) zu identifizieren. Sensoren dienen der Überwachung und Aufrechterhaltung der Wasserqualität und dem Schutz der Wassernutzer. Sie können an geeigneten Stellen, zentral innerhalb, im Inneren oder direkt am Verbrauchsort einer Wasseraufbereitungsanlage platziert werden. Die Wasserqualität kann mithilfe von Sensoren online oder offline überwacht werden. Heutzutage wird die Online-Überwachung aufgrund der schnellen Reaktionszeit dieser Systeme bevorzugt. Es mangelt jedoch an geeigneten Sensoren für die Echtzeitüberwachung im Rahmen der Instandhaltung und der Wasserqualitätskontrolle. Eine der am häufigsten verwendeten Wasseraufbereitungstechniken sind SBR-Reaktoren (Sequencing Batch Reactors). Dabei handelt es sich um ein Belebtschlammverfahren, bei dem der Schlamm mit phosphatspeichernden Organismen angereichert wird. Die meisten Reaktoren werden offline betrieben, was zu einer geringen Datenerfassungsfrequenz und verzögerten Ergebnissen führt. Dies stellt ein Hindernis dar für die... die ordnungsgemäße Verwaltung von Systemen und macht
Veröffentlichungsdatum: 19. Dezember 2024