Skip to main content

Enabling the continuous monitoring of drinking water with an all-in-one sensor

Article Category

Article available in the folowing languages:

Uniwersalny czujnik gwarantujący bezpieczeństwo wody pitnej

Ciągłe monitorowanie wody pitnej jest kwestią o zasadniczym znaczeniu dla zdrowia publicznego. Nowa technologia sond opracowana przez naukowców korzystających z funduszy UE może pomóc w zapewnieniu pewnego, niedrogiego i bezpiecznego zaopatrzenia w wodę pitną.

Żywność i zasoby naturalne

Mikroorganizmy chorobotwórcze, zanieczyszczenia chemiczne i inne czynniki stanowią poważne zagrożenie zdrowotne, jeśli chodzi o zasoby wody pitnej. Dość wspomnieć, że według szacunków WHO aż 80 % chorób jest przenoszonych przez wodę. „Główne źródła zanieczyszczenia wód słodkich to zrzut nieoczyszczonych odpadów, zrzut ścieków przemysłowych oraz spływy z pól uprawnych”, wyjaśnia koordynator projektu CENSE Franck Barrere z EFS we Francji. „Systemy zaopatrzenia w wodę pitną są również łatwym celem dla terrorystów”.

Wyzwania związane z pomiarem chloru

Europejska dyrektywa w sprawie wody pitnej stanowi, że woda pitna musi być wolna od wszelkich mikroorganizmów, pasożytów i substancji, które mogą potencjalnie zagrażać zdrowiu człowieka. Aby wyeliminować wszelkie potencjalne zagrożenia zdrowotne, do dezynfekcji wody w krajach zachodnich stosuje się najczęściej chlor. W celu skutecznego usunięcia zanieczyszczeń, a jednocześnie aby nie stwarzać zagrożenia dla zdrowia człowieka, stężenie chloru w wodzie musi wynosić od 0,3 mg/l do 1,0 mg/l. Dopilnowanie, aby te poziomy były przestrzegane, może być trudne, jeśli nie prowadzi się precyzyjnych i ciągłych pomiarów w całej sieci wodociągowej. „Kiedy podczas warsztatów w 2010 roku zapytaliśmy przedsiębiorstwa wodociągowe o kluczowe kwestie związane z monitorowaniem wody pitnej, w odpowiedzi wskazywano głównie na potrzebę rozwiązania problemu dotyczącego czujników chloru”, mówi Barrere. „W instalacjach wodociągowych panują trudne warunki, w których muszą pracować czujniki. Aktualne rozwiązania – w tym metody kolorymetryczne i technologia elektrochemiczna – nie zawsze nadają się do stosowania w rurach. Uznaliśmy, że istnieje potrzeba stworzenia dokładnego i ekonomicznego rozwiązania w tym zakresie”.

Czujniki do pracy w ekstremalnych warunkach

Celem projektu CENSE było opracowanie sondy umożliwiającej ciągły pomiar kluczowych parametrów wody w celu zapewnienia odpowiedniej jakości wody i prawidłowego funkcjonowania sieci wodociągowych. W szczególności Barrere wraz z zespołem chciał opracować uniwersalną sondę łączącą w sobie sześć czujników monitorujących temperaturę, mętność, ciśnienie, przewodność, natężenie przepływu i chlor w celu kontroli jakości wody. „Najpierw musieliśmy pokonać przeszkody technologiczne”, mówi Barrere. „W tym celu skupiliśmy się na osiągnięciu niskiego zużycia energii, miniaturyzacji i zapewnieniu odporności na trudne warunki”. Następnie zespół przetestował różne czujniki i komponenty. Na koniec we współpracy z przedsiębiorstwami wodociągowymi zaprojektowano i wykonano partię 15 kompletnych sond do badań w warunkach laboratoryjnych i na miejscu. „Przeprowadziliśmy również badania rynkowe we Francji oraz innych krajach Europy i świata, aby móc wypozycjonować nasz produkt i określić główne potrzeby marketingowe”, dodaje Barrere.

Bezpieczeństwo wody pitnej

Barrere wraz z zespołem zatwierdzili projekt sondy oraz zademonstrowali jej zdolność do funkcjonowania i monitorowania wody w ekstremalnych warunkach. Głównymi beneficjentami nowej technologii będą sieci wodociągowe, które będą mogły instalować sondy jako element swoich rozwiązań inteligentnego zarządzania wodą. „Dzięki temu będą mogli stale monitorować jakość wody i optymalizować dezynfekcję poprzez stosowanie zoptymalizowanych ilości chloru”, zauważa Barrere. „Obywatele będą wtedy korzystać z bezpieczniejszych zasobów wody pitnej". Co ważne, sondy pozwalają także na wykrywanie nieszczelności. Aż 20 % wody pitnej jest tracone w łańcuchu dystrybucji, co oznacza znaczne koszty ekonomiczne i środowiskowe. Wczesne wykrycie wycieków umożliwi szybkie i skuteczne przeprowadzenie napraw, co przełoży się na istotne oszczędności i pozwoli na bardziej efektywne wykorzystanie cennego zasobu, jakim jest woda pitna. W dalszej kolejności planuje się dopracowanie ostatecznej konstrukcji sond i przeprowadzenie dalszych testów. Jak dotąd otrzymano trzy patenty, a Barrere spodziewa się, że komercjalizacja rozwiązania rozpocznie się przed końcem 2023 roku.

Słowa kluczowe

CENSE, woda, zdrowie, chlor, czujniki, mikrobiologiczne, zanieczyszczenia, patogeny

Znajdź inne artykuły w tej samej dziedzinie zastosowania