Inzicht in waterkwaliteit met zuurstofsensoren (DO)

Het meten van het zuurstofgehalte in oppervlaktewater biedt interessante inzichten voor milieubeheer, waterkwaliteit en ecologische gezondheid. Opgeloste zuurstof (DO, dissolved oxygen) is een belangrijke indicator van de waterkwaliteit en speelt een essentiële rol in het leven van aquatische organismen.

Door permanente metingen van DO-niveau's kunnen veranderingen in het ecosysteem snel herkend worden en vervuiling snel opgespoord worden. Denk hierbij aan de invloed van riooloverstort, maar ook aan alggroei in het water welke het zuurstofniveau beinvloed.

Dit maakt monitoring met DO-sensoren interessant voor milieuwetenschappers, overheidsinstanties en bedrijven die betrokken zijn bij waterkwaliteitsbeheer.

Verschillende soorten DO sensoren

Er zijn in hoofdlijn drie soorten DO-sensoren die veel worden gebruikt voor het monitoren van zuurstofgehalte in water: polarografische, galvanische en optische sensoren. Elk type heeft zijn eigen unieke werkingsmechanismen en voor- en nadelen.

Polarografische DO sensoren

Polarografische sensoren maken gebruik van een elektrochemisch proces waarbij zuurstof door een membraan diffundeert en wordt gereduceerd bij een kathode. Dit veroorzaakt een stroom die evenredig is aan de hoeveelheid opgeloste zuurstof.

Voordelen:

• Hoge nauwkeurigheid en gevoeligheid.
• Bewezen technologie met een lange geschiedenis van gebruik.

Nadelen:

• Regelmatig onderhoud vereist (kalibratie en membraanvervanging).
• Gevoelig voor interferentie door andere gassen en stoffen.
• Langere opwarmtijd voordat de sensor stabiele metingen kan geven.

Galvanische DO sensoren

Galvanische sensoren werken op een vergelijkbare manier als polarografische sensoren, maar ze genereren hun eigen spanning door een chemische reactie tussen de anode en de kathode in plaats van een externe spanning.

Voordelen:

• Snellere respons en geen "opwarmtijd" nodig.
• Minder gevoelig voor fluctuaties in temperatuur en druk.

Nadelen:

• Regelmatig onderhoud en kalibratie zijn nog steeds nodig.
• Kortere levensduur van de elektroden in vergelijking met polarografische sensoren.

Optische DO Sensoren

Optische sensoren, ook bekend als luminescentie-sensoren, meten de hoeveelheid opgeloste zuurstof door de quenching van luminescentie. Een lichtgevoelige coating op de sensor reageert op de aanwezigheid van zuurstof, wat resulteert in een verandering in luminescentie die wordt gedetecteerd en omgezet in een zuurstofconcentratieniveau.

Voordelen:

• Minimale drift en lagere onderhoudsvereisten.
• Hoge nauwkeurigheid en stabiliteit over lange perioden.
• Snelle responstijd en geen consumptie van zuurstof tijdens de meting.

Nadelen:

• Hogere initiële kosten in vergelijking met elektrochemische sensoren.
• Complexiteit in de technologie kan soms meer geavanceerde kalibratieprocedures vereisen.

Algemene weetjes rondom DO sensoren:

Ben je op zoek naar DO meting, hierbij nog wat algemene weetjes die mogelijk van pas kunnen komen bij het maken van de juiste keuze voor uw setup.

Vervuiling:

Bij permanente monitoring in oppervlaktewater krijgt alle apparatuur te maken met aangroei (biologische aangroei "biofouling"). Er zijn verschillende methodes om aangroei te voorkomen of te beperken, en dus het onderhoudsinterval te verminderen.

- Anti fouling Screen

Het toepassen van een anti-fouling screen van koper help effectief in het verminderen van de aangroei. Een dergelijk scherm heeft ongeveer een levenduur van 1-jaar bij permanente toepassing in oppervlaktewater.

- Wipers

Er zijn DO sensoren met zogenaamde "wipers", deze vaak ronddraaiende borstels zorgen ervoor dat de lens van een optische DO sensor wordt schoongeveegd.

Er zijn toepassingen waarbij deze DO sensoren succesvol worden toegepast, echter zijn er ook cases waarbij de wiper juist zorgde voor beschadiging van de lens (zand/vuil op de borstels waardoor de lens bekrast raakt). Vaak kan de lenskap van de sensor vervangen worden en is het per case een afweging tussen operationele kosten (periodiek handmatig schoonmaken van de sensor) en de investering van de (duurdere) sensor.

Hervullen van de sensoren:

Zowel polarografische als galvanische DO-sensoren kunnen worden onderverdeeld in herbruikbare (navulbare) en wegwerp (niet-navulbare) typen.

Navulbare sensoren zijn ontworpen voor langdurig gebruik en kunnen worden onderhouden door het vervangen van de elektrolyt en in sommige modellen ook het membraan.

Grofweg dient bij een polarografische sensor jaarlijks het elektrolyt bijgevuld te worden (indicatief, afhankelijk van sensor fabrikant).

Toekomstige DO sensoren:

We verwachten binnen enkele jaren de introductie van chip-based DO-sensoren, die gekenmerkt worden door minimale drift en een laag energieverbruik. Deze vooruitgang maakt ze ideaal voor langdurige oppervlaktewatermonitoring, vooral in combinatie met nodes op LPWA-netwerken (zoals LoRaWan en NB-IoT).

LinkBlue: Uw Partner in watermonitoring

Bij LinkBlue helpen we waterschappen, gemeentes en andere bedrijven die werken met grond- en oppervlaktewater met het monitoren van de waterkwaliteit, waaronder het meten van opgeloste zuurstof.

Wij integreren een breed scala aan DO-sensoren en integreren merk onafhankelijk. Daarnaast bieden we ook complete setups aan bedrijven die geen eigen voorkeur hebben qua sensor en simpelweg ontzorgt willen worden.

Onze oplossingen zijn flexibel en kunnen worden geïntegreerd met bestaande systemen of gebruikt worden in nieuwe IoT-toepassingen.