UV254Sense este un aparat ce monitorizeaza in timp real UVA (absorbanta in ultraviolet) si UVT ( transmisia in ultraviolet). Monitorizarea in timp real a materiilor organice din apa a inregistrat o dezvoltare semnificativa odata cu avansul tehnologic in domeniul analizei spectrale a luminii ultraviolete utilizand analizorul UV254 dotat cu iesiri standard pentru transmitanta si absrobanta UV. Masuratoarea se realizeaza prin trecerea unui debit scazut si continuu de apa printr-o cuva de sticla luminata de un fascicul UV cu lungimea de unda de 254nm si masurand cantitatea de lumina absorbita (UVA ) respectiv transmisa (UVT) din lumina incidenta.

Analizorul UV254
Concentratia contaminantilor precum substantele organice duc la formarea produsilor secundari de dezinfectare. Incarcarea organica a apei poate fi determinata masurand lumina absorbita de proba de apa la lungimea de unda de 254nm. Absorbanta luminii utilizata de aparatele UV254 furnizeaza informatii cu privire la cantitatea de substante organice aromatice (sau reactive) din apa fiind un excelent surogat pentru masurarea carbonului organic total (TOC) in monitorizarea procesolor de eliminare a incarcarii organice a apei.

Analizorul UV254 de la Pi permite detectarea materiei organice naturale (NOM), in special compusii aromatici, facand metoda extrem de utila in monitorizarea potentialului de generare a produselor de dezinfectare secundare a apei.

“… UV254, care in general este legat de componentii aromatici si nesaturati ai NOM este considerat un predictor al tendintei apei de a forma THM & HAAS ”

EPA – Stage 2 Disinfectants & Disinfection Byproducts Rule Operational Evaluation Guidance Manual

  • UVA (absorbanta UV) este un parametru surogat excelent pentru TOC, DOC, COD si culoare.
  • UVT (trasnmisia UV) permite calcularea dozei optime de raze UV pentru sistemele de dezinfectare .
  • Detectie preciasa fara costuri suplimentare prentru reactivi.
  • Cerinte scazute de service si mentenanta.
  • Permite optimizarea reglarii procesului de coagulare, rezultind scaderea consumului de coagulant, reducerea costurilor de indepartare a namolului si minimizarea potentialui de formare a produselor secudare de dezinfectare.
  • Investitie cu randament ridicat si perioada de amortizare scurta, de ordinul lunilor.
  • Masurarea absorbtiei UV (UVA) asigura functionarea in conditii optime a unor tehnologii de indepartare a contaminantilor ca osmoza inversa, nanofiltrarea, ultrafiltrarea, schimbul ionic si filtrarea pe carbune activ .
  • Analizoarele in timp real a absorbantiei UV (UVA) pot asigura o verificare finala a calitatii apei efluente, putand alarma personalul operant in cazul aparitiei unor neconformitati.
  • Analizoarle UVA monitorizeaza procentul de indepartare a materiei organice in orice proces de tratare.
  • Poate fi combinat cu controlerul CRONOS® sau CRIUS® obtinandu-se un sistem multiparameteru care sa se potriveasca cerintelor specifice ale procesului.

Caracteristici Standard

  • Operare online continua
  • Tehnologie patentata Ortho-Beam
  • Sursa de lumina UV de 254nm
  • Afiseaza valoarea transmitantei sau a absorbantei UV

Senzorul UV254 – interiorul

Senzorul UV254 – interiorul

  • UVT – Aplicatia primara monitorizarii transmitantei UV este controlul intensitatii razei UV in procesele de dezinfectare
  • UVA – Aplicatia primara a monitorizarii absorbantei UV este optimizarea procesului de tratare a apei prin controlul dozarii coagulantului sau prin inlocuirea masurarii carbonului organic total (TOC) sau al consumului chimic de oxigen (CCO).
  • Controlul procesului –Masurarea directa a unui parametru in vederea conducerii procesului de coagulare, dezinfectie UV si filtrare .
  • Corelarea cu un parametru specific – Corelat cu un parametru a carui masurare in timp real nu este practic/economic. Un astfel de parametru poate fi TOC, CBO siCCO.
  • Monitorizarea evenimentelor – Utilizat pentru monitorizarea nivelului absorbantei apei in instalatiile municipale de tratare. Se declanseaza alarma in momentul depasirii unui prag setat, in cazul aparitiei unei contaminari si se generaza un mesaj.
  • Monitorizarea tratarii apelor industriale a efluentului de la tratarea apelor uzate, pentru determinarea eficientei tratarii, sau pentru asigurarea monitorizarii si controlului tratarii tertiare.

Analizoare “Streaming Current” instalate in comitatul Cork, Irlanda.

Analizoare “Streaming Current” instalate in comitatul Cork, Irlanda.

Multe statii de tratare a apei inca untilizeaza controlul manual la dozarea coagulantului. Cat timp calitatea apei brute ramane neschimbata metoda manuala de control a dozarii este eficienta. Dar in cazul in care calitatea apei brute variaza in timp controlul manual al dozarii nu mai face fata, in special noaptea si la sfarsitul saptamanii cand instalatia functioneaza fara supraveghere. Chiar si cand apa bruta este de calitate corespunzatoare si stabila, daca prognoza meteo prezice precipitatii, operatorii maresc doza de coagulant pentru a prevenii schimbarea de calitate a apei brute. Acest mod de operare cauzeaza scaderea eficientei procesului de coagulare atat inainte, in timpul dar si dupa ploaie precum si elte efecte secundare precum: colmatarea filtrului, scurtarea ciclului de viata a filtrului, cresterea concentratiei de aluminiu remanent in apa (daca se foloseste un coagulant pe baza de aluminiu).

In multe statii este posibila automatizarea dozarii coagulantului astfel incat un aparat de monitorizare a parametrului “Streaming Current” sa creasca sau sa scada doza de coagulant in mod automat ca raspuns la schimbarile de calitate a apei. Aceasta metoda este obisnuita in zonele cu apa bruta cu alcalinitate scazuta.

Daca doriti informatii suplimentalre legat de solutiile Pi de control automat al coagularii va rugam sa ne
contactati.

Sistemul de curatare al analizorului UV254

Sistemul de curatare al analizorului UV254

  • Sistem automat de curatare chimica
  • Posibilitate de conectare a doua linii de probe
  • Senzori multipli pe un singur analizor

La trecerea unui fascicul de lumina de o anumita lungime de unda (254nm) prin apa se poate masura cantitatea de lumina absorbita de contaminanti: particule solide sau material organice.
Pe doua cai principale.
Prima este masurarea transmitantei luminii UV (Ultra Violet Transmittance-UVT). Aceasta masuratoare este esentiala in determinarea intensitatii luminii UV utilizata la dezinfectarea apei.
A doua cale este masurarea absorbtiei luminii UV (Ultra Violet Absorption-UVA). Aceasta masuratoare poate fi folosita pentru determinarea concentratiei de materiale organice in apa putand fi utilizat ca surogat la determinarea TOC, DOC, CCO. In mod obisnuit este utilizat la controlul procesului de coagulare in tehnologia tratarii apei.
UVA = 2-log10UVT.
In esenta UVA si UVT este aceaasi masuratoare exprimata in moduri diferite.
Colorarea apei brute este cauzata in cele mai multe cazuri de substantele organice din apa de aceea masurarea absorbtiei UV sau a instensitatii culorii va da acelasi rezultat. Masurarea culorii este utila pentru a stabili un nivel de acceptabilitate a apei brute, dar trebuie tinut cont de faptul ca multe substante organice sunt inactive in spectrul vizibil (sunt incolore) iar culoarea apei poate fi data si de prezenta manganului. Masurarea absorbtiei luminii UV254 este mult mai sensibila, in special la compusii aromatici care in reactie cu clorul genereaza produsi de dezinfectare secundari nedoriti, de aceea este considerata o masuratoare utila in special in controlul coagularii.
UV254Sense de la Pi masoara absorbanta si la o alta lungime de unda, mai apropiata de domeniul vizibil, unde substantele organice nu absorb. Astfel UV254Sense compenseaza continuu turbiditatea apei.
Masurarea online a TOC (Carbon Organic Total) este dificila si costisitoare dar UV254 poate fi folosit ca masuratoare surogat. Necesita efectuarea unor masuratori de laborator paralele de TOC si UV254 si determinarea unei ecuatii polinomiale de interpolare a carei coeficienti sunt apoi introdusi in controller. Cat de buna este corelatia dintre UV254 si TOC depinde din ce este format carbonul organic. Daca TOC este format doar din compusi care absorb lumina UV la lungimea de unda de 254nm corelatia va fi excelenta. In caz contrar calitatea corelatiei scade cu scaderea proportiei compusilor UV absorbante. In mod obisnuit apa potabila si uzata prezinta corelatii foarte bune.

Focus On sunt scurte articole distribuite prin e-mail ce furnizeaza informatii tehnice despre instrumentatie, masuratori de proces in apa potabila, apa uzata, tehnologica si de piscina. Daca doriti sa va alaturati listei de abonati va rugam sa ne contactati.

Dupa cum probabil se stie analizoarele UV254 sunt folosite pentru determinarea puterii fasciculului UV necesare sistemelor de dezinfectare UV pentru apa, dar…

… stiati ca analizoarele UV254 sunt surrgate excelente pentru analizoarele TOC la numai o fractiune din costul de achizitie si operare al acestora din urma?
… stiati ca analizoarele UV254 sunt excelenti predictori ai THM (trihalometani) si ai DBP (produsi secundari de dezinfectie)?
… stiati ca analizoarele UV254 sunt extrem de utili in determinarea dozajului necesar de coagulant?

Sistem de curatare a UV254

Sistem de curatare a UV254

Absorbanta si transmitanta UV254

UV254Sense este o tehnologie optica ce reduce considerabil deriva cauzata de variatiile sursei de lumina in consecinta nu este necesara corectia semnalului de zero. Un fascicul de lumina UV de 254nm lumineaza proba de apa iar lumina remanenta este masurata dupa trecerea prin apa de un detector. Lumina absorbita de contaminatii din apa poate fi exprimata ca UVT (Transmitanta UV) sau UVA (Absorbanta UV).

Cantitatea de lumina UV absorbita de proba se datroreaza in mare parte continutului de materiale organice din apa. Acealeasi substante organice sunt raspunzatoare in mare parte si de valoarea TOC sau de necesarul de coagulant al apei.

UV254 in controlul procesului de coagulare

Doza necesara de coagulant este in mare parte dependenta de pH, turbiditate, temperatura si incarcarea organica. In functie de compozitia apei, pentru multe statii de tartare factorul determinant este incarcarea organica si bucla de reglare (compensarea perturbatiei) bazata pe incarcarea organica sau absorbanta UV254. Aceasta solutie robusta de control al procesului de coagulare poate fi imbunatatit cu un feedback de la un analizor de ‘streaming current’.

UV254 ca surogat al analizorului TOC

Monitorizarea conventionala online a TOC este scumpa, necesita reactivi si lucrari extensive de mentanta si un nivel al expertizei in domeniu care nu este la indemana oricarei statii de tartare. Majoritatea aplicatiilor de masurare a TOC pot fi solutionata cu costuri sensibil micsorate cu ajutorul analizorului UV254. Trebuie doar calculati coeficientii unei ecuatii liniare de corelare intre TOC si UV254, permitand analizorului UV254Sense sa afiseze TOC direct in ppm sau mg/l.

UV254 ca predictor de trihalometani (THM) si de produse secundare de dezinfectare

Lumina UV254 este absorbita cel mai puternic de aceiasi compusi organici care in contact cu clorul utilizat la dezinfectare, formeaza trihalometani (THM) si alte produse secundare de dezinfectare.
Prin monitorizarea apei intrate si iesite din statia de tartare personalul operant poate monitoriza gradul de indepartare a precursorilor de trihalometani si a celorlalte produse secundare de dezinfectare.

Dupa cum stiti UV254 este masurea absorbantei luminii de 254nm intro proba de apa care deseori poate fi corelat cu alti parametrii de calitate a apei, dar…

… stiati ca masurarea absorbantei poate fi folosita ca un surogat mai ieftin , mai usor de folosit si mai de incredere la masurarea online a TOC sau CCO?
… stiati ca costurile totale ale unui instrument U254 este doar o fractiune din costurile totale ale unui aparat TOC?
… stiati ca desi este o posibilitate reala sa nu existe nici o corelatie intre absorbanta la UV254 si alti parametrii de calitate apei, in apele naturale sau uzate de regula exista o corelatie liniara simpla intre UV254 si TOC?

Analizor UV254

Absorbanta UV254

UV254 este o tehnologie optica ce utilizeaza lumina UV la 254nm pentru determinarea cantitatii de materie organica in apa. De obicei rezultatul masuratoarii este prezentat sub forma de absorbanta (UVA) sau transmitanta (UVT) . Masuratorile de absorbanta sunt obisnuite in practica laboratoarelor si in domeniul tratarii apei deoarece absorbanta la o anumita lungime de unda este linear proportionala cu concentratia substantei dizolvate in apa si care absoarbe lumina la lungimea de unda data.

Lumina cu lungimea de unda de 254nm prezinta un interes special pentru ca lumina de aceasta lungime de unda este absorbita de substantele organice din apa. Pentru ca absorbanta UV254 este proportionala cu concentratia compusilor organici din apa, este simplu de determinat un factor de corelatie liniara care sa lege absorbanta de parametrii de calitate ai apei care dau masura incarcarii cu material organic. Sunt mai multi astfel de parametrii de calitate dintre care amintim: carbon organic total (TOC), consum chimic de oxigen (CCO), consum biochimic de oxigen (CBO) si culoarea (HAZEN).

Absorbanta UV254, in cele mai multe cazuri poate fi corelata liniar cu toti acesti parametrii.*

Corelarea cu DOC

Corelarea UV254 cu alte substante organice

Factorul de corelare va depinde de parametrul de calitate particular cu care se face corelarea precum si de natura compusilor organici care intra in compozitia apei, adica corelarea este puternic dependenta de conditiile specifice ale locatiei si aplicatiei, factorul fiind determinat in fiecare caz in parte.

In majoritatea cazurilor apa bruta destinata potabilizarii si apa uzata municipala prezinta o corelatie buna intre TOC si absorbtia UV254 repsectiv intre CCO si absorbtia UV254.

UV si TOC

Solutia propusa de Pi

UV254Sense este o solutie practica pentru corelarea absorbantei UV254 cu parametrul carbon organic total (TOC).

UV254Sense furnizeaza valoarea parametrului corelat printr-un “canal virtual” special configurarat in care se aplica o calibrare a valorii masurate cu ajutorul unei ecuatii liniare de forma y = ax + b unde

UV si TOC

y este parametrul corelat al apei (eg. TOC, CCO)
x este absorbtia UV254
a este panta dreptei de interpolare
b este abaterea de la zero.

Pentru a calcula a si b, trebuie colectate date suficiente in timp pentru a genera un grafic asemanator celui din dreapta. Cu jutorul unui program tabelar se calculeaza coeficientii ecuatiei de interpolare y=ax+b care sunt apoi introdusi in Pi UV254Sense.

Canalul virtual corelat poate fi folosit ulterior pentru: afisarea parametrului masurat, generarea de alarme sau conducerea procesului cu ajutorul unei bucle de reglare etc.

CCO si UV

Pentru a realiza corelarea intre UVA si TOC, CBO sau CCO vor tebui efectuate o perioada de timp masuratori paralele pentru ambii parametrii.

*Va rugam sa retineti ca este posibil sa nu existe nici o corelatie intre absorbanta UV254 si alti parametrii de calitate ai apei in cazul particular al unei surse ce nu contine substante absorbante de UV254. Un astfel de caz este apa in care s-a dizolvat zahar. Zaharul nu absorbe UV254 dar apa continand zahar dizolvat va avea un consum chimic de oxigen mare (CCO).

Specialistii din industria tratarii apei stiu ca dozrea exacta a coagulantului poate fi o operatie dificila cateodata. Mentinerea dozei optime de coagulant este cruciala din punct de vedere al calitatii apei si include si reducerea optima a incarcarii organice in vederea reducerii produselor secundare de dezinfectare. Operatorul poate utiliza date istorice, teste de laborator si experienta proprie pentru a lua o decizie cu privire la doza de coagulant necesara. Pentru a evita dozajul insuficient de coagulant rezultand o apa slab tratata, in multe statii de tratare sfarsesc prin a supradoza cogulantul generand costuri ridicate inutile de produse chimice, cicluri de viata scurte pentru filtre, grad de reducere scazut al materiei organice, concentratie de aluminiu remanent ridicat, costuri ridicate de tratare a namolului etc.

Cu toate acestea, stiati ca…

… nu exista doar un sigur parametru de calitate al apei prin a carui masurare sa se poate monitoriza sau controla procesul coagularii in toate situatiile (deoarece coagularea este efectata de factori multiplii)?
… unii factori , cum este continutul de materiale organice, sunt critice din punct de vedere al coagularii dar nu sunt masurati online in mod obisnuit, fiind de multe ori omisi?
… controlerele de la Process Instruments pot monitoriza mai multi parametrii simultan inclusiv incarcarea electrica/potential Zeta (streaming current), incarcarea organica (UV254), pH, debit si turbiditate, toate acestea pentru a asigura o imagine completa a caracteristicilor apei in orice moment?

Ce este controlul coagularii?

Flocularea

Flocularea

Scopul tratarii apei este de a elimina din compozitia ei contaminantii solubili (de ex. materia organica) si insolubili (de ex. particule coloidale). Acesti contaminanti deseori poarta sarcini electrice negative care le mentin in suspensie sau in solutie. Coagulantii sunt adaugati pentru a neutraliza sarcina electrica a particulelor coloidale si a complexa moleculele organice determanand precipitarea lor. Reducerea incarcarii electrice a particulelor si precipitarea compusilor organici le impiedica sa ramana stabilizati in suspensie. Odata eliminata sarcina negativa, generatoare de forta de repulsie, contaminantii se vor aglomera datorita fortelor Van der Waals dintre molecule. Eliminarea contaminantilor este ajutata de formarea flocoanelor (rezultate in urma hidrolizarii coagulantului) care inglobeaza aglomerarile mai mici, putand fi indepartati mai usor in procesul de sedimentare si flotare.

Daca cantitatea de coagulant dozata este prea mare, excesul de coagulant determina cresterea cantitatii de namol generate, scurtarea vietii filtrului, aluminiu remanent crescut in apa si alte efecte secundare nedorite.

Situatia este complicata de faptul ca cantitatea necesara de coagulant si eficienta acestuia variaza intre limite largi – chiar si de la o ora la alta – datorita variatiilor de turbiditate, pH, temperatura si de nivelul substantelor organice (NOM) din apa.

Ce se intampla cu apa bruta in timpul precipitatiilor?

Raspunsul evident la aceasta intrebare este ca va creste turbiditatea apei brute iar necesarul de coagulant creste la randul sau. Turbiditatea este masurata online in toate statiile de tartare a apei fiind utilizat si in testele de laborator de stabilire a dozei coagulantului, dar nu este singurul parametru care variaza. Sunt si alti parametrii critici din punct de vedre al eficientei coagularii care se modifica odata cu turbiditatea.

Statii de tratarea a apei unde monitorizarea coagularii ar putea fi folosita

Statii de tratarea a apei unde monitorizarea coagularii ar putea fi folosita

  • In functie de natura raului pH-ul poate varia cauzand cresterea sau descresterea eficientei coagularii . Fiecare coagulant atinge randamentul maxim in eliminarea turbiditatii si a materiei organice intr-un domeniu ingust de pH. Astfel modificarea pH-ului, poate avea un impact considerabil asupra performantei coagularii si a filtrarii.
  • Alcalinitatea apei poate varia. Daca scade sub aprox. 10ppm coagularea nu mai functioneaza datorita blocari reactiei de hidroliza esentiala procesului de coagulare.
  • Nivelul substantelor organice dizolvate (NOM) poate varia. Daca nu este monitorizat cu instrumentatie corespunzatoare (preferabil online), modificarile initiale ale NOM pot trece neobservate. Cererea crescuta de coagulant determinata de cresterea continutului de substante organice a apei poate aparea inainte de cresterea observabila a turbiditatii si poate ramane crescut si dupa diminuarea turbiditatii la nivelul normal. Lipsa instrumentatiei adecvate pentru monitorizarea nivelului de substante organice cauzeaza scaderea eficientei eliminarii acestora si formarea produselor secundare de dezinfectare.
Care este marimea masurabila cu care se poate optimiza si controla coagularea?

Nu este o singura marime cu a carei masurare sa se obtina o imagine completa a procesului. Dupa cum sa discutat anterior sunt multiplii factori ce trebuie luati in calcul si monitorizati online, continu (intr-o situatie ideala) pentru a controla procesul de coagulare. A avea pretentia ca doar prin masurarea unui singur parametru sa se obtina un control eficient al coagularii nu este practic, pentru ca compozitia apei brute variaza in functie de locatie si sursa, iar natura si amplitudinea perturbatiilor la care sunt supuse procesele de tratare a apei difera de la o statie de tratare la alta. De aceea pentru eficienta maxima sistemul de monitorizare si control al coagularii trebuie sa fie flexibil si modular, permitand adaptarea la necesitatile specifice ale fiecarei statii de tratare. Chiar si in cazul in care o statie de tratare nu are probleme legate de formarea produselor secundare de dezinfectare cauzate de incarcarea organica a apei, sunt nenumarate exemple in care calitatea apei a inregistrat schimbari bruste si inpredictibile. In consecinta utilizarea unui sistem de monitorizare si control al coagularii multiparametric, modular si flexibil in locul unui sistem monoparametru prezinta avantaje evidente.

Care este solutia problemei?

Un produs modular, configurabil, proiectat astfel incat sa fie suficient de flexibil pentru a se adapta tuturor aplicatiilor.

Cum se proiecteaza sistemele individuale de monitorizare/control al coagularii?

Sistemele de monitorizare/control al coagularii de la Pi se bazeaza pe controlerele (CRONOS® si CRIUS®). In functie de cerintele specifice ale aplicatiei se utilizeaza unul din cele doua controlere conectat cu senzorii adecvati aplicatiei.

  • In primul rand, specialistii Pi vor cere detalii despre aplicatia dumneavoastra si problemele/provocarile particulare ale procesului de tratare in discutie si parmetrii care se doresc a fi monitorizati. Acesti parametrii pot fi: pH, Temperatura, Conductivitate, Streaming Current, UV254 si Turbiditate.
  • Se vor discuta cerintele de control si comunicatie necesare. Cate pompe dozatoare, alarme sau semnale de iesire sunt necesare? Daca sistemul functioneaza continuu sau doar cateva ore pe zi? Este nevoie de acces de la distanta sau integrare intrun sistm de telemetrie? Daca sistemul SCADA va avea si componenta de control proces, ce tip de protocol de comunicatie necesita pentru a integra masuratorile sistemului Pi?
  • In final se va discuta configuratia ideala a sistemului astfel incat sa se obtina performantele maxime de la sistemul online de control al coagularii.

In final veti avea un sistem de control personalizat, creat cu ajutorul dumneavoastra, adaptat nevoilor specifice ale dumneaovastra, cu tot ce aveti nevoie pentru un control robust al coagularii si fara componente inutile. Sistemul poate fi usor extins si dezvoltat ulterior in functie de cerinte.

Sistemele de control a coagularii de la Process Instruments – cu adevarat personalizate.

Contacteaza-ne la...

Tel: +40 744 393 377

E-mail: [email protected]

"Suna-ma, descrie-mi
aplicatia ta."

Levente Szabo

Reprezentant in Romania

Tel: +44 (0)7854 133327

E-mail: [email protected]

"Suna-ma, descrie-mi
aplicatia ta."

Rob Paramore

Contact Birou Central