Trong hệ thống quan trắc nước thải tự động, cảm biến là bộ phận trực tiếp ghi nhận các thay đổi của chất lượng nước thải. Tuy nhiên, các thông số như pH, COD và TSS lại không được xác định bằng cùng một phương thức giống nhau. Vậy cảm biến pH, COD, TSS hoạt động ra sao? Và dữ liệu của các cảm biến này được đưa vào hệ thống quan trắc như thế nào? Tham khảo ngay bài viết dưới đây, Việt ECO sẽ giúp các bạn giải đáp các thắc mắc này một cách chi tiết nhất!
Cảm biến pH, COD và TSS dùng để đo những gì?
Trước khi tìm hiểu nguyên lý hoạt động, các bạn cần phải phân biệt bản chất của ba thông số pH, COD và TSS. Đây là những thông số có ý nghĩa khác nhau trong việc đánh giá chất lượng nước thải. Cụ thể:
- Cảm biến pH dùng để đo độ axit và kiềm của nước: Trong hệ thống quan trắc nước thải, độ pH giúp theo dõi sự biến động của môi trường nước sau quá trình xử lý.
- Cảm biến COD dùng để theo dõi mức độ ô nhiễm hữu cơ: COD thể hiện nhu cầu oxy hóa học của các chất có khả năng bị oxy hóa trong mẫu nước. Đây là thông số thường được sử dụng để đánh giá mức độ ô nhiễm hữu cơ của nước thải.
- Cảm biến TSS theo dõi chất rắn lơ lửng: TSS là tổng lượng chất rắn lơ lửng có thể tồn tại trong nước. Các chất rắn này có nguồn gốc từ chất vô cơ, chất hữu cơ hoặc các thành phần khác không hòa tan.
Cảm biến pH, COD và TSS là một trong những bộ phận quan trọng của hệ thống quan trắc nước thải tự động.
Cảm biến pH, COD, TSS hoạt động theo nguyên lý nào?
Mặc dù cùng được tích hợp trong hệ thống quan trắc nước thải tự động nhưng cảm biến pH, COD và TSS lại có nguyên lý hoạt động khác nhau. Cụ thể:
Nguyên lý hoạt động của cảm biến pH
Cảm biến pH phổ biến sử dụng điện cực thủy tinh nhạy với ion hydro và một điện cực tham chiếu. Khi đầu đo tiếp xúc với mẫu nước, sự khác biệt về hoạt độ ion giữa dung dịch và hệ thống điện cực tạo ra một hiệu điện thế. Bộ đo tiếp nhận hiệu điện thế này và chuyển đổi thành giá trị pH.
Có thể hình dung quá trình hoạt động của cảm biến theo chuỗi sau:
Mẫu nước → điện cực pH → chênh lệch điện thế → bộ xử lý → giá trị pH
Nguyên lý hoạt động của cảm biến COD
Cảm biến COD sử dụng nguyên lý hấp thụ tia cực tím – UV. Hầu hết các hợp chất hữu cơ có chứa vòng thơm hoặc liên kết đôi đôi khi hòa tan trong nước thải đều có đặc tính hấp thụ mạnh ánh sáng cực tím ở bước sóng 254 nm. Cảm biến được thiết kế với một khe hở phát quang. Một đầu đặt nguồn phát tia cực tím (đèn LED UV hoặc Xenon Flash), đầu đối diện đặt cảm biến thu nhận ánh sáng (Photodetector).
Có thể mô tả quá trình hoạt động của cảm biến COD theo chuỗi:
Nguồn UV → mẫu nước → hấp thụ ánh sáng → detector → xử lý tín hiệu → giá trị COD
Nguyên lý hoạt động của cảm biến TSS
Cảm biến TSS hoạt động dựa trên nguyên lý đo độ đục quang học (Optical Scattering & Transmission). Cảm biến này sử dụng nguồn sáng và bộ thu quang để xác định sự thay đổi của ánh sáng khi đi qua hoặc tương tác với mẫu nước.
Khi ánh sáng chiếu vào nước, các hạt chất rắn lơ lửng sẽ làm ánh sáng bị tán xạ. Detector thu nhận tín hiệu này. Bộ xử lý sau đó chuyển đổi tín hiệu quang thành giá trị TSS theo đặc tính hiệu chuẩn của thiết bị.
Dưới đây là sơ đồ mô tả quá trình hoạt động của cảm biến TSS:
Nguồn sáng → mẫu nước → hạt lơ lửng tương tác với ánh sáng → detector → xử lý tín hiệu → giá trị TSS
Sơ đồ hệ thống quan trắc nước thải tự động.
Yếu tố nào ảnh hưởng đến độ chính xác của cảm biến pH, COD và TSS?
Nguyên lý hoạt động sẽ quyết định cách cảm biến tạo ra tín hiệu. Nhưng độ chính xác của dữ liệu lại phụ thuộc vào nhiều yếu tố như:
Cặn bẩn và mảng bám trên đầu đo
Nước thải chứa rất nhiều cặn bẩn và các chất hữu cơ. Các thành phần này có khả năng bám lên bề mặt thiết bị. Với cảm biến pH, cặn bẩn bám trên điện cực có thể ảnh hưởng khả năng trao đổi ion. Còn với cảm biến COD và TSS, lớp cặn bẩn bám trên cửa sổ đo sẽ làm thay đổi đường truyền ánh sáng. Do đó, các bạn phải chú ý vệ sinh đầu đo định kỳ để đảm bảo độ chính xác của cảm biến.
Đặc tính của nước thải
Thành phần của nước thải có thể thay đổi theo nguyên liệu sản xuất, công suất và thời gian vận hành. Đối với cảm biến quang học, màu nước và độ đục có thể ảnh hưởng đến tín hiệu của cảm biến. Còn với cảm biến COD UV, thành phần các chất hấp thụ UV có thể thay đổi mối tương quan giữa tín hiệu đo và COD thực tế.
Vị trí lấy mẫu và lắp đặt
Chất lượng dữ liệu không chỉ phụ thuộc vào bản thân cảm biến. Nếu vị trí lắp đặt không phù hợp hoặc hệ thống dẫn mẫu bị tắc cũng có thể ảnh hưởng đến phép đo. Khi mẫu nước không đại diện cho dòng thải, kết quả đo có thể không phản ánh đúng điều kiện thực tế.
Hiệu chuẩn cảm biến
Sau một thời gian hoạt động, các cảm biến cần được hiệu chuẩn. Một cảm biến có thông số kỹ thuật tốt nhưng không được hiệu chuẩn, kiểm tra và bảo trì phù hợp vẫn có thể cho dữ liệu không ổn định. Cảm biến pH thường cần hiệu chuẩn bằng dung dịch chuẩn phù hợp. Với cảm biến TSS và COD quang học, quá trình hiệu chuẩn có thể cần xem xét đặc tính riêng của nguồn nước.
Tạm kết
Việc hiểu rõ nguyên lý hoạt động của cảm biến pH, COD và TSS sẽ là chìa khóa giúp các kỹ sư và quản lý môi trường vận hành trạm quan trắc hiệu quả. Khi cảm biến được lựa chọn đúng và tích hợp đồng bộ với hệ thống thu thập, lưu trữ và truyền dữ liệu, doanh nghiệp có thể xây dựng một hệ thống quan trắc ổn định hơn. Dữ liệu từ pH, COD và TSS khi đó không chỉ phục vụ theo dõi chất lượng nước mà còn hỗ trợ kiểm soát quá trình xử lý và phát hiện sớm những biến động bất thường.
Nếu doanh nghiệp đang cần lựa chọn hoặc nâng cấp cảm biến cho trạm quan trắc nước thải, có thể liên hệ Việt ECO qua số hotline: 0388 635 966. Đội ngũ của công ty sẽ tư vấn cấu hình phù hợp với đặc tính nguồn thải và yêu cầu vận hành thực tế.
Tham khảo: Hệ thống quan trắc nước thải hoạt động như thế nào?
Tham khảo: Công nghệ truyền dữ liệu trong quan trắc nước thải
Thông tin liên hệ:
Công ty Cổ phần Việt ECO
Địa chỉ: Số 156 Trần Duy Hưng, Phường Yên Hòa, Hà Nội
Hotline: 0388 635 966
Email: Tuvanmoitruong@vietecojsc.com
Website: https://enviveco.com/
