स्पेनचे विलवणीकरण प्रकल्प इनलाइन विरघळलेले CO₂ सेन्सर का बसवत आहेत?

रिव्हर्स ऑस्मोसिस क्षार काढून टाकते. ते इतर सर्व काही देखील काढून टाकते. आरओ मेम्ब्रेनमधून बाहेर पडणारे पाणी रासायनिक दृष्ट्या आक्रमक असते — कमी पीएच, जवळजवळ शून्य कठीणता, जवळजवळ शून्य अल्कधर्मीता आणि गंजण्याची क्षमता, जी सोल्डरच्या सांध्यांमधून शिसे बाहेर काढते आणि वितरण पाईप्समधील सिमेंटचे अस्तर विरघळवते. स्पेनच्या भूमध्य सागरी किनारी प्रणालींमध्ये, जिथे क्षारमुक्त केलेले पाणी किनारी प्रकल्पांमधून जुन्या नेटवर्कद्वारे अंतर्गत शहरांपर्यंत पोहोचते, तिथे ही गंजण्याची क्षमता केवळ सैद्धांतिक नाही. याच कारणामुळे क्षारमुक्त पाण्याच्या वितरण प्रणालींमधील पाईप निकामी झाल्यास, पारंपरिक पुरवठा नेटवर्कच्या तुलनेत त्यांच्या देखभालीचा खर्च जास्त येतो.

यावरचा अभियांत्रिकी उपाय म्हणजे पुनर्खनिजीकरण: उत्पादित पाण्याचा pH कमी करण्यासाठी त्यात विरघळलेला CO₂ वायू टाकला जातो, आणि नंतर ते पाणी एका चुनखडीच्या कॉन्टॅक्टरमधून पाठवले जाते, जिथे CO₂ कॅल्शियम कार्बोनेटसोबत अभिक्रिया करून कॅल्शियम आणि बायकार्बोनेट पाण्यात विरघळवतो. याचा परिणाम म्हणजे नियंत्रित कठीणता आणि अल्कधर्मीता असलेले पाणी मिळते — एक स्थिर लँजेलियर सॅचुरेशन इंडेक्स, ज्यामुळे पाईपच्या भिंतींना गंज चढत नाही किंवा त्यावर थर जमा होत नाही.

CO₂ डोसिंगचा दर सर्वकाही नियंत्रित करतो. CO₂ खूप कमी असल्यास: चुनखडीमधून पुरेसे कॅल्शियम विरघळत नाही आणि पाणी क्षरणकारी राहते. CO₂ खूप जास्त असल्यास: अतिरिक्त वायू कॉन्टॅक्टरमधून न बदलता पुढे जातो, वितरण प्रणालीमध्ये प्रवेश करतो आणि नळाच्या पाण्याचा pH कमी करतो — स्पेनच्या 'रिअल डिक्रीटो १४०/२००३' (पिण्याच्या पाण्याची मानके, कमाल ५०० मिग्रॅ/लिटर CO₂) अंतर्गत हे एक नियामक उल्लंघन आहे. विरघळलेला CO₂ सेन्सर हे एकमेव उपकरण आहे जे प्रक्रियेला प्रत्यक्षात दिलेल्या डोसचे मोजमाप करते, डोसिंग पंपाद्वारे आदेशित केलेल्या डोसचे नाही.

सेन्सर

होंडे विरघळलेल्या CO₂ सेन्सरमध्ये सेव्हरिंगहॉस-प्रकारचा मेम्ब्रेन इलेक्ट्रोड वापरला जातो. CO₂ प्रक्रिया पाण्यातून वायू-पारगम्य मेम्ब्रेनमधून एका अंतर्गत बफरमध्ये पसरतो, जिथे तो pH मध्ये बदल घडवतो, ज्याचे रूपांतर इलेक्ट्रोड सांद्रतेच्या वाचनात करतो. हे मोजमाप केवळ विरघळलेल्या CO₂ साठीच असते — ते बायकार्बोनेट, कार्बोनेट किंवा इतर कोणत्याही विरघळलेल्या घटकांना प्रतिसाद देत नाही.

स्वयंचलित तापमान भरपाई ही स्पॅनिश भूमध्यसागरीय विलवणीकरणासाठी एक महत्त्वपूर्ण वैशिष्ट्य आहे. उत्पादित पाण्याचे तापमान हिवाळ्यात १६°C पासून उन्हाळ्यात २८°C पर्यंत बदलते — या १२°C च्या फरकामुळे भरपाई न केलेल्या विरघळलेल्या CO₂ च्या मोजमापात १२-१५% त्रुटी निर्माण होते. स्पॅनिश पिण्याच्या पाण्याच्या नियमांनुसार, CO₂ ची पातळी वितरण बिंदूवर मोजणे आवश्यक आहे, जो सभोवतालच्या तापमानावर असतो. २०°C वर कॅलिब्रेट केलेला सेन्सर, उन्हाळ्यातील उत्पादित पाण्याचे २८°C तापमान दाखवल्यास CO₂ चे प्रमाण अंदाजे १५% ने जास्त दाखवतो — जे एका सामान्य डोसिंग प्लांटमध्ये चुकीचा उच्च अलार्म वाजवण्यासाठी पुरेसे आहे. तापमान भरपाईमुळे हा हंगामी बदल नाहीसा होतो.

उपचारानंतरच्या प्रक्रियेची संरचना

स्पेनमधील एका SWRO (सीवॉटर RO) प्लांटमध्ये, विरघळलेल्या CO₂ चा सेन्सर दोन मापन बिंदूंवर बसवलेला आहे:

सोल्यूशन आर्किटेक्चर

क्षेत्रीय निकाल: भूमध्य सागरीय किनारी SWRO प्रकल्प, मर्सिया, स्पेन, २०२६

मर्सियामधील १८०,००० शहरी ग्राहकांना सेवा देणाऱ्या एका SWRO प्लांटने जानेवारी २०२६ मध्ये दोन्ही मापन बिंदूंवर होंडे विरघळलेले CO₂ सेन्सर्स स्थापित केले, ज्यामुळे प्रत्येक शिफ्टमध्ये दोनदा हाताने नमुना घेऊन CO₂ तपासणी करण्याच्या पूर्वीच्या पद्धतीची जागा घेतली.

• २०२५ मध्ये नोंदवलेल्या प्रक्रिया केलेल्या पाण्यातील CO₂ च्या ७ मर्यादा ओलांडण्याच्या घटना — ज्यातील प्रत्येक घटना स्पेनच्या आरोग्य मंत्रालयाला सूचित करणे आवश्यक असलेली एक नियामक घटना होती — उपकरण-सज्ज कार्यान्वयनाच्या पहिल्या सात महिन्यांत शून्यावर आल्या. अलार्म रिले प्रणालीने ४५० mg/L च्या उंबरठ्यावर मर्यादा ओलांडण्याच्या तीन संभाव्य घटना ओळखल्या आणि शिफ्ट पर्यवेक्षकाला सतर्क केले, ज्याने प्रक्रिया केलेल्या पाण्याच्या स्रोतावर परिणाम होण्यापूर्वी CO₂ डोसिंगचा दर सुधारला.
• २०२५ मध्ये डोसिंग-पंपाचे ९ बिघाड, ग्रॅब-सॅम्पल चाचणीत सापडण्यापूर्वी २ तासांपेक्षा जास्त काळ लक्षात आले नव्हते — कारण पंपाचा कंट्रोल सिग्नल 'चालू' असल्याचे दाखवत होता, तर एक अडकलेला व्हॉल्व्ह CO₂ चा पुरवठा रोखत होता. डोसिंग आउटलेटवरील इनलाइन सेन्सरने २०२६ च्या हंगामातील प्रत्येक समान घटना बिघाड सुरू झाल्याच्या २ मिनिटांच्या आत ओळखली, आणि प्रत्येक घटनेमुळे तात्काळ रिले अलार्म वाजला.
• CO₂ डोसिंगचा खर्च १३% ने कमी झाला — इनलाइन फीडबॅक लूपमुळे प्लांटला डोसिंग आउटलेटवर डोसिंग सेटपॉइंट २८० mg/L वरून २४० mg/L पर्यंत अधिक काटेकोर करणे शक्य झाले, ज्यामुळे दुहेरी शिफ्टमध्ये घेतल्या जाणाऱ्या ग्रॅब सॅम्पलिंगमधील अनिश्चिततेची भरपाई करणारा सुरक्षिततेचा अतिरिक्त स्तर (सेफ्टी मार्जिन) काढून टाकण्यात आला.
• हाताने केल्या जाणाऱ्या CO₂ विश्लेषणांची संख्या दरमहा ७२० वरून ७२ पर्यंत कमी झाली — इनलाइन सेन्सर्स सतत अनुपालन देखरेख हाताळतात; तर मासिक ग्रॅब सॅम्पल्स पडताळणी ऑडिट ट्रेल प्रदान करतात.

विकसित विलवणीकरण आणि जलशुद्धीकरण बाजारपेठांमधील मागणीचा नकाशा

पुनर्खनिजीकरण नियंत्रणासाठी विरघळलेल्या CO₂ सेन्सरची आवश्यकता ही, नगरपालिका स्तरावर SWRO विलवणीकरण चालवणाऱ्या प्रत्येक देशात एक समान विनिर्देश आहे. इस्रायलचे सोरेक आणि हडेरा प्रकल्प — जगातील सर्वात मोठ्या SWRO सुविधा — त्यांच्या लाईमस्टोन कॉन्टॅक्टर्सवर विरघळलेल्या CO₂ चे सतत निरीक्षण करतात. ऑस्ट्रेलियाचे पर्थ सीवॉटर डिसेलिनेशन प्लांट्स (SWDP) आणि सिडनीची कुर्नेल सुविधा नियामक अनुपालन उपकरणांचा भाग म्हणून इनलाइन CO₂ सेन्सर्स निर्दिष्ट करतात. २०२२-२०२५ च्या दुष्काळानंतर विस्तारित झालेल्या पोर्तुगालच्या अल्गार्वे विलवणीकरण नेटवर्कमध्ये, प्रत्येक कॉन्टॅक्टर आउटलेटवर CO₂ निरीक्षणाची आवश्यकता आहे. सायप्रस आणि माल्टा, जिथे विलवणीकरणामुळे पिण्याच्या पाण्याचा ५०% पेक्षा जास्त पुरवठा होतो, ते त्यांच्या वितरण नेटवर्कसाठी प्राथमिक अनुपालन उपकरणे म्हणून विरघळलेले CO₂ सेन्सर्स वापरतात. प्रत्येक प्रकल्प एकाच सेन्सर आवश्यकतेवर एकमत करतो: सेव्हरिंगहॉस मेम्ब्रेन इलेक्ट्रोड, स्वयंचलित तापमान भरपाई आणि RS485/MQTT आउटपुट — हा तो विनिर्देश आहे जो डोसिंग नियंत्रण लूप पूर्ण करतो, जे मॅन्युअल ग्रॅब सॅम्पलिंग करू शकत नाही.