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#News
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Come misurare il BOD in tempo reale
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Monitoraggio online della qualità dell'acqua per il trattamento delle acque reflue
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Il monitoraggio BOD in tempo reale sta diventando sempre più popolare, e non è una sorpresa visto che l'alternativa è un'attesa di 5 giorni per i risultati di laboratorio. Il monitoraggio continuo degli organici apre le porte a molte nuove possibilità di controllo e ottimizzazione del processo di trattamento che possono portare a significativi risparmi sui costi, a una migliore qualità dell'acqua e alla tranquillità della conformità. Le informazioni possono essere utilizzate per dosare più efficacemente i prodotti chimici coagulanti per migliorare l'efficienza di rimozione di BOD e TSS nei chiarificatori primari o migliorare il controllo del tasso di aerazione e il rapporto di riciclo nei processi a fanghi attivi.
Per gli impianti di trattamento che sono inclini a picchi di carico organico, come gli impianti di trattamento delle acque reflue industriali, gli impianti di acque reflue municipali che ricevono percolato di discarica trasportato da camion, o gli impianti di acque reflue municipali che ricevono scarichi significativi da impianti industriali, il rilevamento rapido degli eventi è molto utile per prendere decisioni e prevenire guasti al sistema.
UNA DOMANDA CHE CI VIENE POSTA SPESSO È: COME SI FA A MISURARE IL BOD, UN TEST DI LABORATORIO TIPICAMENTE DI 5 GIORNI, IN TEMPO REALE?
Per rispondere a questa domanda, dobbiamo prima capire che il BOD, sebbene sia una procedura di test biochimico in cui si misura il consumo di ossigeno dei microrganismi per 5 giorni o più, è essenzialmente una stima delle sostanze organiche biodegradabili nell'acqua. Come altre sostanze organiche presenti nell'acqua, le sostanze organiche biodegradabili assorbono anche la luce UV, e quindi possono essere monitorate misurando le proprietà di assorbimento dell'acqua. Questo principio, noto come spettrofotometria, si applica anche a COD e TOC, dove vengono utilizzate procedure di test diverse dal BOD, ma l'obiettivo finale è sempre quello di stimare il livello di sostanze organiche nell'acqua. La spettrofotometria è stata tradizionalmente una misurazione di laboratorio, ma ora con i progressi della tecnologia è disponibile per l'ambiente di processo. Una domanda successiva a questa sarebbe quindi: come si relaziona l'assorbanza alle sostanze organiche?
Cominciamo a rivedere cos'è l'assorbanza.
COS'È L'ASSORBANZA?
In termini semplici, gli strumenti di assorbanza (o spettrofotometrici) fanno passare la luce attraverso una cella di misurazione contenente un campione d'acqua e misurano la quantità di luce che viene trasmessa attraverso la colonna del campione con un sensore dall'altra parte della cella. In pratica, l'assorbanza è calcolata come una misura relativa della quantità di luce assorbita da un campione d'acqua rispetto alla quantità di luce assorbita da un campione di acqua pura. La misura dell'acqua campione viene divisa per la misura dell'acqua pura prima che venga calcolato un logaritmo. Pertanto, qualsiasi unità di misura della luce stessa viene annullata nella divisione. I risultati della misurazione dell'assorbanza sono espressi per lunghezza del percorso, dove tipicamente si usa per 1 cm o 1 m.
Un esempio di misura di assorbanza sarebbe 0,1 cm-1 o 10 m-1. L'acqua pura (acqua DI) leggerà 0 cm-1, e l'acqua completamente opaca leggerà teoricamente infinito, a causa del denominatore che diventa zero (nessuna luce che passa attraverso la cella del campione). L'inverso dell'assorbanza è la trasmittanza che invece fornisce un'unità di misura di quanto bene la luce viene trasmessa attraverso l'acqua rispetto a quanta ne viene assorbita dai composti nell'acqua.
Quindi la prossima domanda è: cosa assorbe la luce in acqua?
COSA ASSORBE LA LUCE IN ACQUA?
Molti composti e sostanze diverse assorbono la luce, compresa la materia organica (BOD, COD, TOC, DOC, UV254), nitrati, nitriti, colore, solidi colloidali, alcuni metalli, pesticidi, tensioattivi, carburante diesel e molti altri. Ogni sostanza ha il suo profilo di assorbanza unico nello spettro della luce, quindi se il profilo è noto, le lunghezze d'onda appropriate nello spettro della luce possono essere utilizzate per misurare quella sostanza.
Gli esperti del settore, come Real Tech, hanno costruito ampie librerie di profili di assorbanza e offrono strumenti di assorbanza spettrale che sono dedicati a rilevare e misurare molti parametri importanti e contaminanti di interesse utilizzando questo principio di misurazione.
Robuste correlazioni o calibrazioni possono essere fatte al parametro di qualità dell'acqua o al componente che si desidera monitorare, come il BOD, permettendo così la misurazione utilizzando i dati di assorbanza spettrale.
Infine, diamo uno sguardo più approfondito a come una misura di assorbanza viene tradotta in informazioni significative sulla concentrazione.
COME FA UNO STRUMENTO DI ASSORBANZA A PRODURRE LA CONCENTRAZIONE?
La relazione tra assorbanza (A) e concentrazione è definita dalla legge di Beer-Lambert (o legge di Beer). La legge di Beer afferma che l'assorbanza della materia in acqua è direttamente proporzionale alla sua concentrazione, espressa dalla seguente equazione:
A = ε-b-c
Dove ε è l'assorbenza molare della materia nel campione d'acqua, che è costante e specifica per ogni composto, b è lo spessore della colonna del campione d'acqua e c è la concentrazione della materia nel campione d'acqua. Quindi, per esempio, se la concentrazione di materia organica nell'acqua dovesse raddoppiare, anche l'assorbanza raddoppierebbe.
A causa di questa relazione, la strumentazione di assorbanza può essere programmata per produrre un valore di concentrazione, in mg/L o ppm, usando una calibrazione. La maggior parte degli strumenti di assorbanza viene fornita con una calibrazione iniziale di fabbrica per i parametri o i composti scelti, che può essere ulteriormente perfezionata in loco per migliorare la precisione e l'affidabilità, se necessario.
Per semplificare ulteriormente l'uso degli strumenti ad assorbanza, alcuni produttori, come Real Tech, hanno creato prodotti dedicati per i parametri comuni di qualità dell'acqua come BOD/COD, TOC, nitrati, nitriti e altri che hanno le lunghezze d'onda preselezionate e le calibrazioni pre-programmate in modo che l'utente possa facilmente selezionare un prodotto che soddisfi le sue esigenze di rilevamento.
Le tecnologie innovative di Real Tech hanno permesso alle tecniche di misurazione dell'assorbanza spettrale (spettrofotometria) di passare dal laboratorio all'ambiente di processo in modo semplice ed efficace.
QUALI SONO I VANTAGGI DELL'UTILIZZO DI STRUMENTI AD ASSORBANZA SPETTRALE PER IL MONITORAGGIO DELLA QUALITÀ DELL'ACQUA IN TEMPO REALE?
Il processo di misurazione non richiede la preparazione del campione, né richiede reagenti o la modifica della composizione del campione in alcun modo. Il funzionamento è molto semplice e la manutenzione dello strumento è facile e a basso costo.
L'analisi spettrale è una misurazione multidimensionale, che permette di misurare più parametri con un unico sensore.
La misurazione è molto veloce, completata in pochi secondi nella maggior parte dei casi, rendendo gli strumenti di assorbanza spettrale uno strumento ideale per le applicazioni di controllo del processo.
Le soluzioni Real Tech utilizzano la potenza dell'analisi spettrale per fornire un monitoraggio pratico, accurato e conveniente in tempo reale del BOD e di molti altri importanti parametri di qualità dell'acqua che sono tradizionalmente lasciati alle analisi di laboratorio, contribuendo a far progredire la gestione dell'acqua e delle acque reflue.