Nghiên cứu phát triển cảm biến quang tiên tiến theo dõi chất xúc tác sinh học NADH nhà máy xử lý nước thải Bối cảnh nghiên cứu thái khâu chuỗi xử lý nước thải, nhiều Lượng chất xúc tác sinh học NADH vi sinh khâu “Yếm khí” khâu “Hiếu khí” vật thay đổi tùy theo trạng thái hoạt động vi sinh Yếm khí > Vơ (khơng có) thán khí > Hiếu khí vật bùn hoạt tính Hình 48 cho thấy phạm vi đo bể Việc theo dõi chất xúc tác sinh học NADH phản ứng máy đo DO máy đo chất xúc tác tiêu để kiểm soát lượng khơng khí bể phản sinh học NADH Bằng cách đo trực tiếp trạng thái ứng phát triển châu Âu sau chuyển hóa chất vi sinh vật, nên NF-10 đưa vào áp dụng Hoa Kỳ v.v., Nhật Bản theo dõi lượng khơng khí trạng thái lượng DO thấp thử nghiệm kiểm chứng thực địa tiến mà máy đo DO đo (Hình 1) hành số địa phương Sau nghiên cứu phát triển máy NF-10 đo NADH để kiểm sốt lượng khơng khí chuỗi xử lý nước thải, JFE Advantech tiến hành hàng loạt thử nghiệm kiểm tra thực kiểm chứng sở thực địa chung với Cục Thốt nước Thủ Tokyo Các báo cáo rút kết luận đo NADH tính cần thiết cho thiết Hình Phạm vi đo máy đo DO máy bị đo chất lượng nước ▶ NADH chuỗi xử lý nước thải NF-10 đo chất xúc tác sinh học NADH Nguyên lý máy đo NADH Vì chất xúc tác NADH có đặc tính hấp thụ ánh sáng Chất xúc tác sinh học NAD+ (Nicotinamide Adenine bước sóng 340 nm phát huỳnh quang bước sóng Dinucleotide) chất oxy hóa (chất bị khử), tức 460 nm, máy đo NF-10 phương pháp quang chất nhận electron, điều thể học phát gia tăng giảm thiểu rõ qua chế trình chuyển hóa chất xúc tác NADH (Hình 2) NAD+ NADH ngược lại 𝑁𝐴𝐷 + + 2𝑒 − + 2𝐻 + ⇆ 𝑁𝐴𝐷𝐻 Như lượng chất xúc tác sinh học NADH cho biết trạng thái hoạt động vi sinh vật bùn hoạt tính, lượng NADH thay đổi tùy theo trạng Hình Nguyên lý máy đo NADH Tính Đặc trưng Hình 3, Hình ngoại hình, kích thước đầu dò NF-10 chuyển đổi CV-210 Đầu dò phát huỳnh quang chất xúc tác NADH (cảm biến NF-10) tích hợp với cảm biến đo độ đục (các chất lơ lửng nước) đo nhiệt độ nước Thêm vào để nâng cao hiệu suất tiếp thu tín hiệu phản xạ, kỹ thuật bổ sung để tích hợp cấu truyền tải (phát / nhận) tia sáng cách sử Hình Bộ chuyển đổi CV-210 kích thước dụng sợi quang (fiber) đường truyền tia sáng đến đối tượng tiếp thu tín hiệu Kiểm chứng ▶ Khả phát DO thấp không đo máy đo DO Trong chuỗi xử lý nước thải, trình khử nitơ, xảy tình trạng dư thừa thiếu hụt oxy cho vi sinh vật, nhận định trạng thái từ thay đổi nồng độ NADH Đặc điểm quan trọng đầu dò NADH theo dõi trạng thái lượng DO thấp, ví dụ khâu “yếm khí” khâu “vơ (khơng có) thán khí”, từ thay đổi nồng độ NADH máy đo DO đo (Hình 5) NADH tiêu bổ sung cho tiêu chất lượng nước truyền thống DO, ORP, (Hình 6) Hình Đầu đo NF-10 kích thước Hình Khả theo dõi dao động chất lượng nước so với cảm biến đo chất lượng nước khác Trạng thái khó để theo dõi máy đo DO, dễ dàng xác định từ thay đổi nồng độ NADH Hình Khả theo dõi dao động chất lượng nước so với cảm biến đo chất lượng nước khác: (1)Phản ứng nhanh với thay đổi khâu xử lý (2)Khi vào trạng thái hiếu khí, số liệu NADH thay đổi trước máy đo DO phản ứng (3)Có mối tương quan tốt với COD PO4-P Kết luận Tại nhà máy xử lý nước thải, sử dụng sở có, nhằm mục đích tiết kiệm lượng, qua việc giảm thiểu tiêu thụ điện (của Hình NADH tiêu bổ sung cho tiêu chất lượng nước truyền thống (DO, ORP, v.v.) ▶ Khả theo dõi dao động Máy đo NADH lắp đặt bể phản ứng, với quy trình xử lý nước cụ thể, để theo dõi thay đổi NADH trạng thái xử lý nước, trạng thái “yếm khí”, “thiếu khí (khơng có thán khí)” “hiếu khí”, qua thí nghiệm, trạng thái, với thay đổi số liệu NADH chất lượng nước quạt gió) cải thiện tốc độ xử lý (nước thải) tuần hoàn, cách bổ sung chức điều khiển tối ưu lượng khơng khí, việc chọn lựa sử dụng số liệu NADH làm sở cho việc định lựa chọn hợp lý Chỉ tiêu NADH công nhận quy trình Pháp lệnh Thực thi Luật Thốt nước Nhật Bản, hy vọng mau chóng phổ cập, để đẩy nhanh trình xử lý tiên tiến nhà máy xử lý nước thải phù hợp với xu hướng Cách mạng Công nghiệp 4.0./ Kiểm chứng xác nhận cảm biến NADH phản ứng nhanh so với máy đo DO, ORP truyền thống có dao động chất lượng nước, xác nhận NADH có tương quan tốt với số liệu COD PO4-P (Hình 7)