जल गुणवत्ता के लिए ऑप्टिकल घुलित ऑक्सीजन सेंसर की विशेषताएँ

ऑप्टिकल डिसॉल्व्ड ऑक्सीजन (ODO) सेंसर, जिन्हें फ्लोरोसेंस-आधारित सेंसर भी कहा जाता है, एक आधुनिक तकनीक है जो पारंपरिक मेम्ब्रेन इलेक्ट्रोड विधियों (क्लार्क सेल) से अलग है। इनकी मुख्य विशेषता पानी में घुली ऑक्सीजन की सांद्रता मापने के लिए फ्लोरोसेंस क्वेंचिंग का उपयोग है।

काम के सिद्धांत:
सेंसर का सिरा एक प्रतिदीप्त रंग से युक्त झिल्ली से ढका होता है। जब यह रंग नीले प्रकाश की एक विशिष्ट तरंगदैर्ध्य से उत्तेजित होता है, तो यह लाल प्रकाश उत्सर्जित करता है। यदि पानी में ऑक्सीजन के अणु मौजूद हैं, तो वे उत्तेजित रंग के अणुओं से टकराते हैं, जिससे प्रतिदीप्ति की तीव्रता कम हो जाती है और प्रतिदीप्ति का जीवनकाल कम हो जाता है। प्रतिदीप्ति के जीवनकाल या तीव्रता में इस परिवर्तन को मापकर, घुली हुई ऑक्सीजन की सांद्रता की सटीक गणना की जा सकती है।

मुख्य विशेषताएं:

1. कोई ऑक्सीजन की खपत नहीं, कोई इलेक्ट्रोलाइट नहीं:
   • यह मेम्ब्रेन इलेक्ट्रोड विधि से सबसे बुनियादी अंतर है। ऑप्टिकल सेंसर नमूने से ऑक्सीजन का उपभोग नहीं करते, जिससे ज़्यादा सटीक परिणाम मिलते हैं, खासकर कम प्रवाह वाले या स्थिर जल निकायों में।
   • इसमें इलेक्ट्रोलाइट्स या झिल्लियों को बदलने की कोई आवश्यकता नहीं होती, जिससे रखरखाव में काफी कमी आती है।
2. कम रखरखाव, उच्च स्थिरता:
   • झिल्ली जाम होने, इलेक्ट्रोड विषाक्तता या इलेक्ट्रोलाइट संदूषण जैसी कोई समस्या नहीं।
   • लंबे अंशांकन अंतराल, अक्सर हर कुछ महीनों या उससे भी अधिक समय में अंशांकन की आवश्यकता होती है।
3. तेज़ प्रतिक्रिया और उच्च सटीकता:
   • घुलित ऑक्सीजन में परिवर्तन के प्रति अति त्वरित प्रतिक्रिया, जिससे गतिशील जल गुणवत्ता परिवर्तनों को वास्तविक समय पर कैप्चर करना संभव हो जाता है।
   • मापन प्रवाह वेग या सल्फाइड जैसे हस्तक्षेपकारी पदार्थों से प्रभावित नहीं होते हैं, जिससे पारंपरिक तरीकों की तुलना में बेहतर सटीकता और स्थिरता मिलती है।
4. न्यूनतम दीर्घकालिक बहाव:
   • फ्लोरोसेंट डाई के गुण बहुत स्थिर होते हैं, जिसके परिणामस्वरूप न्यूनतम सिग्नल विचलन होता है और दीर्घकालिक माप विश्वसनीयता सुनिश्चित होती है।
5. उपयोग में आसानी:
   • आमतौर पर प्लग-एंड-प्ले, जिसमें स्टार्टअप के बाद लंबे ध्रुवीकरण समय की आवश्यकता नहीं होती; तत्काल माप के लिए तैयार।

नुकसान:

• उच्च प्रारंभिक लागत: आमतौर पर पारंपरिक झिल्ली इलेक्ट्रोड सेंसर की तुलना में अधिक महंगा।
• फ्लोरोसेंट झिल्ली का जीवनकाल सीमित होता है: यद्यपि यह लम्बे समय तक चलती है (आमतौर पर 1-3 वर्ष), झिल्ली अंततः फोटोडिग्रेड हो जाती है या खराब हो जाती है और इसे बदलने की आवश्यकता होती है।
• तेल और शैवाल द्वारा संभावित गंदगी: सेंसर की सतह पर तेल या जैव गंदगी की भारी परत प्रकाश उत्तेजना और ग्रहण में बाधा डाल सकती है, जिसके कारण सफाई की आवश्यकता होती है।

2. अनुप्रयोग परिदृश्य

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

1. अपशिष्ट जल उपचार संयंत्रों:
   • एक महत्वपूर्ण अनुप्रयोग। इसका उपयोग वातन टैंकों और वायवीय/अवायवीय क्षेत्रों में डी.ओ. की निगरानी के लिए किया जाता है ताकि वातन को अनुकूलित किया जा सके, जिससे ऊर्जा बचत और बेहतर उपचार दक्षता के लिए सटीक नियंत्रण संभव हो सके।
2. प्राकृतिक जल निकाय निगरानी (नदियाँ, झीलें, जलाशय):
   • इसका उपयोग पर्यावरण निगरानी स्टेशनों में जल निकाय की स्व-शुद्धिकरण क्षमता, सुपोषण स्थिति और संभावित हाइपोक्सिया का आकलन करने के लिए किया जाता है, तथा पारिस्थितिक संरक्षण के लिए डेटा प्रदान करता है।
3. जलीय कृषि:
   • जलीय कृषि की जीवन रेखा है। ऑप्टिकल सेंसर तालाबों और टैंकों में चौबीसों घंटे निगरानी की सुविधा देते हैं। ये सेंसर अलार्म बजा सकते हैं और स्तर बहुत कम होने पर स्वचालित रूप से एरेटर चालू कर सकते हैं, जिससे मछलियों की मौत रुकती है और उत्पादन सुरक्षित रहता है।
4. वैज्ञानिक अनुसंधान:
   • समुद्र विज्ञान सर्वेक्षण, लिम्नोलॉजिकल अध्ययन और इकोटॉक्सिकोलॉजी प्रयोगों में उपयोग किया जाता है, जहां उच्च परिशुद्धता, कम हस्तक्षेप वाला डीओ डेटा आवश्यक होता है।
5. औद्योगिक प्रक्रिया जल:
   • विद्युत संयंत्र और रासायनिक संयंत्र के शीतलन जल जैसी प्रणालियों में, संक्षारण और जैव प्रदूषण को नियंत्रित करने के लिए डी.ओ. की निगरानी करना।

3. फिलीपींस में एप्लिकेशन केस स्टडी

एक द्वीपसमूह राष्ट्र होने के नाते, फिलीपींस की अर्थव्यवस्था जलीय कृषि और पर्यटन पर बहुत अधिक निर्भर है, साथ ही शहरीकरण के कारण जल प्रदूषण की चुनौतियों का भी सामना करना पड़ रहा है। इसलिए, जल गुणवत्ता की निगरानी, ​​विशेष रूप से घुली हुई ऑक्सीजन की निगरानी, ​​अत्यंत महत्वपूर्ण है।

केस स्टडी: लगुना डे बे एक्वाकल्चर ज़ोन में स्मार्ट डीओ मॉनिटरिंग और एरेशन सिस्टम

पृष्ठभूमि:
लगुना डे बे, फिलीपींस की सबसे बड़ी झील है, जिसके आसपास के क्षेत्र जलीय कृषि, खासकर तिलापिया और मिल्कफिश (बंगस) के लिए महत्वपूर्ण हैं। हालाँकि, झील को यूट्रोफिकेशन का खतरा भी है। गर्मियों के महीनों में, जल स्तरीकरण के कारण गहरी परतों में हाइपोक्सिया हो सकता है, जिससे अक्सर बड़ी संख्या में मछलियाँ मर जाती हैं ("मछली मर जाती है"), जिससे किसानों को भारी आर्थिक नुकसान होता है।

अनुप्रयोग समाधान:
मत्स्य पालन और जलीय संसाधन ब्यूरो (बीएफएआर) ने स्थानीय सरकारों के सहयोग से बड़े पैमाने पर वाणिज्यिक खेतों 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 वर्कफ़्लो:

1. निगरानी नोड्स: ऑप्टिकल डीओ सेंसर से लैस बहु-पैरामीटर जल गुणवत्ता वाले ब्वॉय मछली तालाबों (विशेषकर गहरे क्षेत्रों में) और झील के प्रमुख स्थानों पर विभिन्न बिंदुओं पर लगाए गए थे। इन सेंसरों को इसलिए चुना गया क्योंकि:
   • कम रखरखाव: उनका दीर्घकालिक रखरखाव-मुक्त संचालन सीमित तकनीकी कर्मचारियों वाले क्षेत्रों के लिए आदर्श है।
   • हस्तक्षेप के प्रति प्रतिरोध: जैविक रूप से समृद्ध और गंदले जलकृषि जल में गंदगी से विफलता की संभावना कम होती है।
   • वास्तविक समय डेटा: हर मिनट डेटा उपलब्ध कराने में सक्षम, जिससे अचानक डीओ गिरावट का त्वरित पता लगाया जा सके।
2. डेटा ट्रांसमिशन: सेंसर डेटा को वायरलेस नेटवर्क (जैसे, जीपीआरएस/4जी या लोरा) के माध्यम से वास्तविक समय में क्लाउड प्लेटफॉर्म और किसानों के मोबाइल ऐप पर प्रेषित किया जाता है।
3. स्मार्ट नियंत्रण और पूर्व चेतावनी:
   • प्लेटफ़ॉर्म साइड: क्लाउड प्लेटफ़ॉर्म को DO अलार्म थ्रेसहोल्ड (जैसे, 3 mg/L से नीचे) के साथ सेट किया गया है।
   • उपयोगकर्ता पक्ष: किसानों को श्रव्य/दृश्य अलर्ट, एसएमएस या ऐप सूचनाएं प्राप्त होती हैं।
   • स्वचालित नियंत्रण: यह प्रणाली स्वचालित रूप से एरेटर को तब तक सक्रिय कर सकती है जब तक कि डी.ओ. का स्तर सुरक्षित सीमा तक बहाल न हो जाए।

परिणाम:

• मछली मृत्यु दर में कमी: प्रारंभिक चेतावनियों और स्वचालित वातन से रात या सुबह के समय गंभीर रूप से कम DO स्तर के कारण होने वाली कई मछली मृत्यु की घटनाओं को सफलतापूर्वक रोका जा सका।
• उन्नत कृषि दक्षता: किसान आहार और वायु संचार का अधिक वैज्ञानिक प्रबंधन कर सकते हैं, जिससे बिजली की लागत कम हो सकती है (वायु संचारकों के 24/7 निरंतर संचालन से बचकर) और आहार रूपांतरण अनुपात और मछली वृद्धि दर में सुधार हो सकता है।
• पर्यावरण प्रबंधन के लिए डेटा: झील में निगरानी स्टेशन बीएफएआर को दीर्घकालिक स्थानिक-समय संबंधी डीओ डेटा प्रदान करते हैं, जिससे यूट्रोफिकेशन प्रवृत्तियों का विश्लेषण करने और अधिक वैज्ञानिक झील प्रबंधन नीतियां तैयार करने में मदद मिलती है।

सारांश:
फिलीपींस जैसे विकासशील देशों में, जहाँ जलीय कृषि को भारी जोखिम का सामना करना पड़ता है और बुनियादी ढाँचे को चुनौती मिल सकती है, ऑप्टिकल डिसॉल्व्ड ऑक्सीजन सेंसर अपनी टिकाऊपन, कम रखरखाव और उच्च विश्वसनीयता के कारण सटीक जलीय कृषि 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 तंत्र की सुरक्षा के लिए शक्तिशाली डेटा सहायता भी प्रदान करते हैं।

हम इसके लिए विभिन्न प्रकार के समाधान भी प्रदान कर सकते हैं

1. बहु-पैरामीटर जल गुणवत्ता के लिए हैंडहेल्ड मीटर

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

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

4. सर्वर और सॉफ्टवेयर वायरलेस मॉड्यूल का पूरा सेट, RS485 GPRS /4g/WIFI/LORA/LORAWAN का समर्थन करता है

अधिक जानकारी के लिए सेंसर जानकारी,

कृपया Honde Technology Co., LTD से संपर्क करें।

Email: info@hondetech.com

कंपनी वेबसाइट:www.hondetechco.com

फ़ोन: +86-15210548582