जल गुणवत्ता के लिए ऑप्टिकल घुलित ऑक्सीजन सेंसर की विशेषताएं

ऑप्टिकल डिसॉल्व्ड ऑक्सीजन (ओडीओ) सेंसर, जिन्हें फ्लोरेसेंस-आधारित सेंसर भी कहा जाता है, एक आधुनिक तकनीक है जो पारंपरिक मेम्ब्रेन इलेक्ट्रोड विधियों (क्लार्क सेल) से भिन्न है। इनकी प्रमुख विशेषता पानी में घुली हुई ऑक्सीजन की सांद्रता को मापने के लिए फ्लोरेसेंस क्वेंचिंग का उपयोग करना है।

काम के सिद्धांत:
सेंसर का सिरा एक ऐसी झिल्ली से ढका होता है जिसमें एक फ्लोरोसेंट डाई लगी होती है। जब इस डाई को नीले प्रकाश की एक विशिष्ट तरंगदैर्ध्य से उत्तेजित किया जाता है, तो यह लाल प्रकाश उत्सर्जित करती है। यदि पानी में ऑक्सीजन के अणु मौजूद हों, तो वे उत्तेजित डाई के अणुओं से टकराते हैं, जिससे फ्लोरोसेंस की तीव्रता कम हो जाती है और फ्लोरोसेंस का जीवनकाल छोटा हो जाता है। फ्लोरोसेंस के जीवनकाल या तीव्रता में इस परिवर्तन को मापकर, घुले हुए ऑक्सीजन की सांद्रता की सटीक गणना की जा सकती है।

मुख्य विशेषताएं:

1. ऑक्सीजन की खपत नहीं, इलेक्ट्रोलाइट की आवश्यकता नहीं:
   • झिल्ली इलेक्ट्रोड विधि से यह सबसे मूलभूत अंतर है। ऑप्टिकल सेंसर नमूने से ऑक्सीजन का उपभोग नहीं करते हैं, जिससे अधिक सटीक परिणाम मिलते हैं, विशेष रूप से कम प्रवाह वाले या स्थिर जल निकायों में।
   • इलेक्ट्रोलाइट्स या मेम्ब्रेन को बदलने की कोई आवश्यकता नहीं है, जिससे रखरखाव में काफी कमी आती है।
2. कम रखरखाव, उच्च स्थिरता:
   • झिल्ली के अवरुद्ध होने, इलेक्ट्रोड के दूषित होने या इलेक्ट्रोलाइट संदूषण से संबंधित कोई समस्या नहीं है।
   • कैलिब्रेशन का अंतराल लंबा होता है, अक्सर कुछ महीनों या उससे भी अधिक समय के अंतराल पर ही कैलिब्रेशन की आवश्यकता होती है।
3. तीव्र प्रतिक्रिया और उच्च सटीकता:
   • घुलित ऑक्सीजन में होने वाले परिवर्तनों के प्रति बहुत त्वरित प्रतिक्रिया, जिससे पानी की गुणवत्ता में होने वाले गतिशील परिवर्तनों को वास्तविक समय में दर्ज करना संभव हो पाता है।
   • माप प्रक्रिया प्रवाह वेग या सल्फाइड जैसे हस्तक्षेप करने वाले पदार्थों से प्रभावित नहीं होती है, जिससे पारंपरिक तरीकों की तुलना में बेहतर सटीकता और स्थिरता मिलती है।
4. न्यूनतम दीर्घकालिक विचलन:
   • फ्लोरोसेंट डाई के गुण बहुत स्थिर होते हैं, जिसके परिणामस्वरूप सिग्नल में न्यूनतम विचलन होता है और दीर्घकालिक माप की विश्वसनीयता सुनिश्चित होती है।
5. उपयोग में आसानी:
   • आमतौर पर प्लग-एंड-प्ले, स्टार्टअप के बाद लंबे समय तक ध्रुवीकरण की आवश्यकता नहीं होती; तत्काल माप के लिए तैयार।

हानियाँ:

• उच्च प्रारंभिक लागत: ये आमतौर पर पारंपरिक झिल्ली इलेक्ट्रोड सेंसरों की तुलना में अधिक महंगे होते हैं।
• फ्लोरोसेंट झिल्ली का जीवनकाल सीमित होता है: हालांकि यह लंबे समय तक चलती है (आमतौर पर 1-3 वर्ष), झिल्ली अंततः फोटोडिग्रेड हो जाएगी या दूषित हो जाएगी और इसे बदलने की आवश्यकता होगी।
• तेल और शैवाल द्वारा संभावित संदूषण: सेंसर की सतह पर तेल या जैव-संदूषण की भारी परत प्रकाश उत्तेजना और ग्रहण में बाधा डाल सकती है, जिससे सफाई आवश्यक हो जाती है।

2. अनुप्रयोग परिदृश्य

अपनी उत्कृष्ट विशेषताओं के कारण, ऑप्टिकल घुलित ऑक्सीजन सेंसर का उपयोग उन विभिन्न क्षेत्रों में व्यापक रूप से किया जाता है जिनमें निरंतर और सटीक घुलित ऑक्सीजन निगरानी की आवश्यकता होती है:

1. अपशिष्ट जल उपचार संयंत्रों:
   • यह एक महत्वपूर्ण अनुप्रयोग है। इसका उपयोग वातन टैंकों और वायवीय/अवायवीय क्षेत्रों में DO की निगरानी करने के लिए किया जाता है ताकि वातन को अनुकूलित किया जा सके, जिससे ऊर्जा बचत और उपचार दक्षता में सुधार के लिए सटीक नियंत्रण संभव हो सके।
2. प्राकृतिक जल निकायों की निगरानी (नदियाँ, झीलें, जलाशय):
   • इसका उपयोग पर्यावरण निगरानी केंद्रों में जल निकाय की स्व-शुद्धिकरण क्षमता, सुपोषण की स्थिति और संभावित हाइपोक्सिया का आकलन करने के लिए किया जाता है, जो पारिस्थितिक संरक्षण के लिए डेटा प्रदान करता है।
3. मत्स्यपालन:
   • जलीय कृषि के लिए ऑप्टिकल सेंसर जीवनरेखा हैं। ये सेंसर तालाबों और टैंकों में चौबीसों घंटे निगरानी संभव बनाते हैं। पानी का स्तर बहुत कम होने पर ये अलार्म बजा सकते हैं और स्वचालित रूप से एयररेटर चालू कर सकते हैं, जिससे मछलियों की मृत्यु को रोका जा सकता है और उत्पादन सुरक्षित रहता है।
4. वैज्ञानिक अनुसंधान:
   • इसका उपयोग समुद्रविज्ञान सर्वेक्षणों, जलमग्नता संबंधी अध्ययनों और पारिस्थितिक विष विज्ञान प्रयोगों में किया जाता है, जहां उच्च परिशुद्धता और कम हस्तक्षेप वाले डीओ डेटा की आवश्यकता होती है।
5. औद्योगिक प्रक्रिया जल:
   • बिजली संयंत्रों और रासायनिक संयंत्रों के शीतलन जल जैसी प्रणालियों में, संक्षारण और जैव-संक्रमण को नियंत्रित करने के लिए DO की निगरानी करना आवश्यक है।

3. फिलीपींस में अनुप्रयोग का केस स्टडी

एक द्वीपसमूह राष्ट्र होने के नाते, फिलीपींस की अर्थव्यवस्था मत्स्य पालन और पर्यटन पर बहुत अधिक निर्भर करती है, साथ ही शहरीकरण के कारण जल प्रदूषण की चुनौतियों का भी सामना करती है। इसलिए, जल गुणवत्ता की निगरानी, ​​विशेष रूप से घुलित ऑक्सीजन की निगरानी, ​​अत्यंत महत्वपूर्ण है।

केस स्टडी: लगुना डे बे मत्स्यपालन क्षेत्रों में स्मार्ट डीओएस निगरानी और वातन प्रणाली

पृष्ठभूमि:
लगुना डी बे फिलीपींस की सबसे बड़ी झील है, और इसके आसपास का क्षेत्र मत्स्य पालन के लिए महत्वपूर्ण है, मुख्य रूप से तिलापिया और मिल्कफिश (बैंगस) के लिए। हालांकि, झील पर यूट्रोफिकेशन का खतरा मंडरा रहा है। गर्मी के महीनों में, पानी के स्तर में बदलाव के कारण गहरी परतों में ऑक्सीजन की कमी हो सकती है, जिससे अक्सर बड़े पैमाने पर मछलियाँ मर जाती हैं और किसानों को भारी आर्थिक नुकसान होता है।

एप्लिकेशन समाधान:
मत्स्य पालन और जलीय संसाधन ब्यूरो (बीएफएआर) ने स्थानीय सरकारों के सहयोग से बड़े पैमाने पर वाणिज्यिक फार्मों और झील के प्रमुख क्षेत्रों में ऑप्टिकल घुलित ऑक्सीजन सेंसर पर आधारित एक बुद्धिमान जल गुणवत्ता निगरानी और नियंत्रण प्रणाली के उपयोग को बढ़ावा दिया।

सिस्टम घटक और कार्यप्रणाली:

1. निगरानी केंद्र: ऑप्टिकल डीओ सेंसर से लैस बहु-पैरामीटर जल गुणवत्ता बुआओं को मछली पालन तालाबों (विशेषकर गहरे क्षेत्रों में) और झील के प्रमुख स्थानों पर तैनात किया गया था। इन सेंसरों को निम्नलिखित कारणों से चुना गया था:
   • कम रखरखाव: इनका लंबे समय तक रखरखाव-मुक्त संचालन सीमित तकनीकी कर्मचारियों वाले क्षेत्रों के लिए आदर्श है।
   • हस्तक्षेप के प्रति प्रतिरोध: जैविक रूप से समृद्ध और मैले जलीय कृषि जल में गंदगी के कारण विफलता की संभावना कम होती है।
   • रीयल-टाइम डेटा: हर मिनट डेटा प्रदान करने में सक्षम, जिससे अचानक DO में गिरावट का तुरंत पता लगाया जा सकता है।
2. डेटा ट्रांसमिशन: सेंसर डेटा को वायरलेस नेटवर्क (जैसे, GPRS/4G या LoRa) के माध्यम से वास्तविक समय में क्लाउड प्लेटफॉर्म और किसानों के मोबाइल ऐप पर प्रसारित किया जाता है।
3. स्मार्ट नियंत्रण और प्रारंभिक चेतावनी:
   • प्लेटफ़ॉर्म पक्ष: क्लाउड प्लेटफ़ॉर्म पर DO अलार्म सीमाएँ निर्धारित की गई हैं (उदाहरण के लिए, 3 mg/L से नीचे)।
   • उपयोगकर्ता पक्ष: किसानों को श्रव्य/दृश्य चेतावनी, एसएमएस या ऐप सूचनाएं प्राप्त होती हैं।
   • स्वचालित नियंत्रण: सिस्टम स्वचालित रूप से एयरेटर को तब तक सक्रिय कर सकता है जब तक कि डीओएस का स्तर सुरक्षित सीमा में वापस नहीं आ जाता।

परिणाम:

• मछलियों की मृत्यु दर में कमी: प्रारंभिक चेतावनी और स्वचालित वातन ने रात या सुबह के समय अत्यधिक कम डीओएस स्तर के कारण होने वाली कई मछली मृत्यु की घटनाओं को सफलतापूर्वक रोका।
• खेती की दक्षता में सुधार: किसान चारा खिलाने और हवा देने का प्रबंधन अधिक वैज्ञानिक तरीके से कर सकते हैं, जिससे बिजली की लागत कम हो जाती है (हवा देने वाले यंत्रों के 24/7 संचालन से बचकर) और चारा रूपांतरण अनुपात और मछली की वृद्धि दर में सुधार होता है।
• पर्यावरण प्रबंधन के लिए डेटा: झील में स्थित निगरानी स्टेशन बीएफएआर को दीर्घकालिक स्थानिक-सामयिक डी.ओ. डेटा प्रदान करते हैं, जिससे यूट्रोफिकेशन के रुझानों का विश्लेषण करने और अधिक वैज्ञानिक झील प्रबंधन नीतियों को तैयार करने में मदद मिलती है।

सारांश:
फिलीपींस जैसे विकासशील देशों में, जहाँ मत्स्य पालन में उच्च जोखिम होते हैं और बुनियादी ढाँचा चुनौतीपूर्ण हो सकता है, ऑप्टिकल घुलित ऑक्सीजन सेंसर अपनी मजबूती, कम रखरखाव और उच्च विश्वसनीयता के कारण सटीक मत्स्य पालन और स्मार्ट पर्यावरण प्रबंधन के लिए एक आदर्श तकनीकी उपकरण साबित हुए हैं। ये न केवल किसानों को जोखिम कम करने और आय बढ़ाने में मदद करते हैं, बल्कि फिलीपींस के बहुमूल्य जलीय पारिस्थितिक तंत्रों की रक्षा के लिए सशक्त डेटा सहायता भी प्रदान करते हैं।

हम विभिन्न प्रकार के समाधान भी प्रदान कर सकते हैं

1. बहु-पैरामीटर जल गुणवत्ता के लिए हाथ में पकड़ने वाला मीटर

2. बहु-पैरामीटर जल गुणवत्ता के लिए फ्लोटिंग बोया प्रणाली

3. बहु-पैरामीटर जल सेंसर के लिए स्वचालित सफाई ब्रश

4. सर्वर और सॉफ्टवेयर वायरलेस मॉड्यूल का पूरा सेट, RS485 GPRS /4G / वाईफ़ाई / LORAA / LORAWAN को सपोर्ट करता है।

अधिक सेंसर के लिए जानकारी,

कृपया होंडे टेक्नोलॉजी कंपनी लिमिटेड से संपर्क करें।

Email: info@hondetech.com

कंपनी वेबसाइट:www.hondetechco.com

दूरभाष: +86-15210548582