О Компании Новости Вакансии Сервис Библиотека Контакты
+7 (495) 258-83-05
+7 (495) 258-83-06
+7 (495) 258-83-07

Водоснабжение

СХЕМА_Водоподготовка.png

1
2,6
3,7
4
5
8
9,13
10,11
12
14,15
16
17
18,25
20
21
22
23
24


НЕПРЕРЫВНЫЙ МОНИТОРИНГ МУТНОСТИ СЫРОЙ ВОДЫ.

Самый эффективный и экономичный автоматический непрерывный мониторинг мутности сырой воды в потоке в соответствии с ИСО 7027.

Природная вода (сырая вода) поступает на водоочистную станцию из разных источников: грунтовые воды, реки, озера, скважины. Следовательно, эта вода может содержать и содержит различные загрязнения. Это и твердые частицы (мутность), растворенные органические углеродные соединения, гуминовые кислоты, патогенные микробы, загрязняющие микроорганизмы или следовые количества железа или марганца – все они могут содержаться в различных сочетаниях.

В поверхностных водах может содержаться множество различных твердых веществ (мутность), от нескольких ЕФМ до нескольких сотен ЕФМ (единиц мутности по формазину), в зависимости от времени года и/или погодных условий. На рис. 1. показан район Рио-Плата в Буэнос-Айресе, где в сезон дождей мутность реки много превосходит даже 400 ЕФМ.




Рис. 1. Буэнос-Айрес, Рио-Плата,
снимок со спутника

Практическая значимость

Некоторым предприятиям водоснабжения требуется знание мутности только на водозаборе. Другие проводят измерение мутности для принятия решения о необходимости сброса воды или о том, какие этапы очистки могут потребоваться. Непрерывный мониторинг мутности может использоваться для управления дозированием флокулянтов и коагулянтов. В целом непрерывный мониторинг мутности необходим не только на насосной станции первого подъема на водозаборе, но и на стадии отстаивания, фильтрования, промывки фильтров для экономии промывной воды, а также на конечной стадии очистки перед подачей потребителю в водопроводную сеть.

Измерение мутности в потоке не такая простая задача, как может показаться на первый взгляд!











Рис. 2. Пузырьки воздуха и
грязная ячейка

В отличие от стандартной лабораторной нефелометрии при измерении мутности в потоке основными естественными мешающими факторами являются пузырьки воздуха и отложения на стенках и оптических окнах проточной кюветы (рис. 2). Последний фактор приобретает огромное значение при контроле воды высокой мутности, так как приводит к нивелированию преимуществ автоматизации перед лабораторным контролем из-за необходимости постоянного обслуживания проточной ячейки. Взвешенные частицы оседают на стенках ячейки и ее оптических окнах, образуя светопоглощающий слой, а пузырьки воздуха рассеивают свет, как и предмет измерения – взвешенные частицы. Оба эти фактора серьезно искажают результаты измерения. Со времени изобретения первого поточного нефелометра были предложены разнообразные технические решения для нивелирования влияния этих факторов на результаты измерения. Некоторые из них используются и по сей день. Однако, все они являются лишь полумерами, имеют большое количество недостатков и, в конечном итоге, не снижают необходимость в обслуживании, а только приводят к быстрому износу элементов оборудования.

Самое надежное решение для непрерывного измерения мутности в потоке без необходимости в обслуживании!


Рис. 3. Свободно падающая струя.


Лучшим способом исключить сервисное обслуживание фотометрической ячейки – это исключить ее конструктивно из оптической схемы. Первой и единственной в мире компанией, которая с успехом применила это революционное решение, была компания SIGRIST PHOTOMETER. Техника измерения мутности жидкости в «свободно падающей струе», предложенная и с успехом внедренная компанией в своих нефелометрах AquaScat 2 является на сегодняшний день самой надежной и на голову превосходящей появившееся значительно позже другие «бесконтактные» техники. Доказательством этого является широкое распространение этих нефелометров и их предшественников (нефелометров WTM 500) во всем мире и России.








Рис. 4. Система дегазации

Такая технология позволяет измерять мутность в широчайших диапазонах (от 0 до 4000 ЕФМ) без необходимости обслуживания, что делает анализатор AquaScat 2 самым надежным и экономически выгодным решением на рынке.

Пузырьки воздуха оказывают значительное влияние при измерении низких и средних значений мутности.

При наличии пузырьков воздуха в системе AquaScat 2 предусмотрено дешевое и очень оригинальное решение для их физического удаления из зоны измерения – «деаэрационная трубка» из поликарбоната, представляющая собой миниатюрный циклон (рис. 4), позволяющий отделять воздушные пузырьки из общей массы пробы воды в потоке перед измерением.

Калибровка системы не требует применения формазиновых суспензий, которые нужно готовить предварительно и которые имеют очень ограниченный срок годности. AquaScat 2 калибруется с использованием сертифицированного твердотельного стандарта. Калибровка возможна как в автоматическом, так и в ручном режиме без прерывания потока пробы через анализатор.

Самая низкая цена владения на рынке.

Анализаторы AquaScat 2 и WTM 500 работают на системах забора и подготовки питьевой воды по всему миру и в России.

На объектах водоподготовки английской компании Wessex Water, занимающейся водоподготовкой и водоснабжением юго-западной части Англии (10 000 км2) в течение длительного времени (~10 лет) проводились сравнительные испытания анализаторов мутности AquaScat WTM-A (Sigrist) – 30 ед., 1720 (Hach Lange) – 30 ед. и 4670 (ABB) – 30 ед. Одной из целей исследования была сравнительная оценка цены владения (затрат на обслуживание) с течением времени. Установлено, что при стартовой меньшей цене анализаторов  1720 (Hach Lange) и 4670 (ABB) суммарные затраты на обслуживание каждой группы этих моделей через 2 года полностью скомпенсировали стартовые ценовые преимущества, а через 10 лет более чем в 2 раза превысили стартовую цену 30-и анализаторов AquaScat WTM-A (Sigrist).

На системах водоподготовки МГУП Мосводоканал (Краснопресненском РВУ, РЭВС №3 СЭ 3 и Бауманская насосная станция) с 12.2009 по 05.2010 были проведены сравнительные испытания анализаторов мутности AquaScat WTM A (Sigrist Photometer, Швейцария), Turbilight (Seres Invironment, Франция) и Ultraturb sc (Hach Lange, Германия) в условиях работы насосного оборудования. По результатам испытаний было установлено, что уже через полгода ощущались заметные преимущества анализатора AquaScat не только по метрологическим характеристикам, стабильности работы, но и в сфере обслуживания.

Анализаторы мутности AquaScat и WTM 500, являющийся его прототипом и снятый с производства, работают на таких крупных предприятиях по водоподготовке и водоочистке, как ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга», МУП «Водоканал» Екатеринбург, Петрозаводские очистные сооружения, Петрозаводский водоканал, МУП «Водоканал г. Когалым», Водоканал г. Череповец, ОАО «ПО Водоканал г. Ростова-на-Дону» и др. Использование данных анализаторов в линиях водозабора и водоочистки существенным образом способствовало снижению затрат на водоподготовку и позволило повысить качество поставляемой населению воды.

Основные преимущества

·     AquaScat – это современный компактный автоматический анализатор мутности, соответствующий всем требованиям современной технологии водоочистки в сочетании с АСУ ТП, способный с высокой точностью и стабильностью измерять мутность воды в очень широких диапазонах от 0,001 до 4000 ЕФМ;

·     AquaScat – это система измерения мутности сконструированная таким образом, чтобы полностью соответствать нормативам изложенным в ISO 7027 / EN 27027;

·     Высокая стабильность базовой линии позволяет AquaScat работать в области очень низкой мутности;

·     Чувствительность AquaScat позволяет контролировать мутность воды в диапазонах значительно ниже предельно допустимых показателей регламентируемых в соответствующих нормативных документах, тем самым способствует повышению качества питьевой воды;

·     Оптическая схема измерения мутности в свободно падающей струе и функция автоматической калибровки с использованием твердотельного стандарта позволяет свести к нулю расходы на сервисное обслуживание анализаторов AquaScat;

·     В конструкции AquaScat реализованы необходимые аналоговые и цифровые выходы, требующиеся для включения анализатора в современные автоматизированные системы управления процессами;

·     AquaScat – это автоматический анализатор, отлично зарекомендовавший себя во всем Мире (в том числе и в России) благодаря высокому качеству изготовления, надежности, высококлассным метрологическим характеристикам, удобством использования и отсутствием периодического сервисного обслуживания.

Использование систем AquaScat для непрерывного контроля мутности речной, сточной, технологической и питьевой воды позволит не только оптимизировать процесс водоподготовки, но и экономить значительные средства на расходных материалах.



Автоматический непрерывный мониторинг Растворенного Органического Углерода (DOC).

Природная вода (сырая вода) поступает на водоочистную станцию из разных источников: грунтовые воды, реки, озера, скважины. Следовательно, эта вода может содержать и содержит различные загрязнения. Это и твердые частицы (мутность), растворенные органические углеродные соединения, гуминовые кислоты, патогенные микробы, загрязняющие микроорганизмы или следовые количества железа или марганца – все они могут содержаться в различных сочетаниях.

Подпись: Рис. 1. Искусственные или природные озера как источники воды











Рис. 1. Искусственные или природные
озера как источники воды

Взвешенные частицы (мутность) взаимодействуют с видимым светом, рассеивают его, образуя эффект опалесценции, который легко фиксируется невооружённым глазом. Многие растворенные органические углеродные соединения, в том числе и токсичные, поглощают ультрафиолетовый свет и визуально ничем себя не проявляют. Эти растворенные органические соединения объединяют одним названием «Растворенный Органический Углерод» или DOC (Dissolved Organic Carbon)  на иностранный манер.

Одним из основных нормативных документов, регламентирующих методы контроля растворенного органического углерода и общего органического углерода в лаборатории, является ГОСТ 31958-2012. Для непрерывного контроля методология, описанная в нем, не является продуктивной, из-за объемной пробоподготовки и операций химического превращения аналита.

Практическая значимость

В тоже время способность растворенных органических соединений поглощать излучение в УФ области спектра дает хорошую возможность по непрерывному измерению их концентрации, так как величину этого поглощения быстро и легко измерить с высокой точностью, а согласно закону Бугера-Ламберта-Бера это поглощение прямо пропорционально концентрации. УФ поглощение представляет собой легко определяемый суммарный параметр, который позволяет устанавливать загрязнение воды растворенными органическими углеродными соединениями, часто также называемыми, как говорилось растворенным органическим углеродом.

Соотношение между УФ поглощением пробы и содержанием DOC легко установить для любой стадии процесса водоподготовки, получив от лаборатории референсные данные по ГОСТ 31958-2012 для нескольких проб воды.

Рис. 2. Корреляция между оптическим поглощением и концентрацией DOC


Надежные решения

В зависимости от происхождения воды, времени года или погодных условий вода содержит большее или меньшее количество твердых частиц (мутность) от менее 1 ЕФМ (единица мутности по формазину) до нескольких сотен ЕФМ. Таким образом, в большинстве случаев требуется предварительная фильтрация образца.

Несмотря на фильтрацию пробы в потоке, в воде остаются твердые частицы и искажают результаты измерения. Частицы рассеивают свет, который в конечном итоге не достигает приемника, и, как следствие, регистрируется слишком высокое поглощение (или слишком высокие значения в градусах шкалы цветности) и наблюдается значительное расхождение с данными лаборатории, где проба фильтруется полностью.


























Рис. 3. Решение для непрерывного
определения DOC в потоке мутной
воды с одновременным определением
цветности по ГОСТ 31868-2012.

Использовать на линии пробы специальные тонкие мембранные фильтры для имитации условий лаборатории экономически не целесообразно.

Гораздо более надежным и достаточно дешевым решением является он-лайн оптическая компенсация рассеяния света (остаточной мутности). 

Кроме твердых частиц, вода содержит растворенные органические углероды, не подлежащие фильтрации. Такая нагрузка по органическим веществам измеряется фотометрически в УФ области спектра в E/м и автоматически пересчитывается в мг/л или любые другие массовые единицы по соответствующим калибровочным зависимостям.

Для автоматического измерения растворенного органического углерода компания SIGRIST PHOTOMETER предложила эффективные и не имеющие аналогов в мире конструктивные решения на базе фотометра ColorPlus 2 . Конструктивно полностью  устранено мешающее влияние мутности, что обеспечивает полное соответствие данным лаборатории. Измерение концентрации растворенного органического углерода происходит в проточных фотометрических ячейках 50 и 100 мм в зависимости от диапазона на длине волны 254 нм. Кроме того, одновременно с определением DOC можно определять цветность пробы по хром-кобальтовой или платино-кобальтовой шкалам по ГОСТ 31868-2012.

  Влияние мутности пробы воды полностью автоматически компенсируется дополнительным оптическим каналом в диапазоне 0…5 ЕФМ. При большей мутности исходной воды на линии подачи пробы устанавливается обычный фильтр грубой очистки, снижающий мутность пробы до компенсационного уровня.

Пузырьки воздуха физически удаляются из зоны измерения.


Рис. 4. Проточная ячейка с
«компенсационным стеклом»

Влияние естественного загрязнения оптических окон проточной ячейки на результаты измерения полностью нивелируется с использованием патентованной технологии «компенсационного стекла» внутри нее. Что обеспечивает максимально длительный период между регламентными работами по обслуживанию и оптимизирует трудовые и финансовые затраты на обслуживание.

Данное решение по своей эффективности и надежности превосходит все возможные варианты по автоматической механической очистке ячейки, которые не могут гарантировать 100% очистки, прерывают измерение на период очистки и в целом приводят к абразивному повреждению оптических окон и лишним затратам на обслуживание и ремонт.

Высокая чувствительность и широкий динамический диапазон ColorPlus 2 позволяет определять цветность и в полностью визуально прозрачной воде и в достаточно мутных и сложных пробах.

Одновременно с растворенным органическим углеродом возможно, например, одновременное измерение цветности пробы по хром-кобальтовой или платино-кобальтовой шкалам по ГОСТ 31868-2012 на длинах волн 380 нм и 410 нм соответственно.

Анализ эффективности затрат

Данный способ измерения обеспечивает водоочистному предприятию экономичный контроль неочищенной воды в реальном времени. При срабатывании сигнала тревоги соответствующая вода, в зависимости от степени загрязнения, может быть очищена или направлена в сточную линию. Измерение непосредственно в линии гарантирует надежность процесса. Кроме того, ColorPlus 2 – это единая платформа для большого спектра фотометрических измерений параметров воды в потоке, который легко комплектуется под текущую задачу, что позволяет значительно экономить средства на предприятии.

Основные преимущества

·    Неизменно точные результаты измерений, совпадающие с результатами лаборатории;

·    Очень высокая чувствительность;

·    Низкие пределы детектирования;

·    Оптическая компенсация мутности пробы в реальном времени;

·    Внутренняя компенсация загрязнения оптических окон проточной ячейки, что обеспечивает максимально большой интервал между регламентными сервисными обслуживаниями и существенно экономит трудовые и материальные затраты;

·    Автоматический контроль состояния ячейки: прибор генерирует сигнал тревоги, когда возникает необходимость в очистке проточной ячейки;

·    Не требуется строгое соблюдение интервалов технического обслуживания;

·    Простая процедура очистки проточной ячейки, контроль прибора осуществляется исключительно с использованием дистиллированной воды, твердотельного стандарта и при помощи блока управления;

·    Не требуется применение химикатов;

·    Дополнительная возможность интегрирования измерения цветности пробы по хром-кобальтовой или платино-кобальтовой шкалам по ГОСТ 31868-2012 с минимальными затратами;

·    Единая универсальная платформа для любых фотометрических измерений воды в потоке.


Рис. 5. Система измерения
растворенного органического углерода и
цветности на предприятии
водоподготоки..

Решения для непрерывного мониторинга растворенного органического углерода в потоке позволяют повысить актуальность данных, значительно снизить загрузку лаборатории при высоком уровне автоматизации анализа и, тем не менее, обладают низким уровнем расходов на обслуживание.

Пользователями этих решений стали много Российских предприятий, а во всем мире эти решения используются повсеместно и завоевали громадную популярность благодаря своей надежности и низкой цене владения.



Автоматический непрерывный мониторинг цветности сырой воды в потоке по Cr-Co или Pt-Co шкалам по ГОСТ 31868-2012 «Вода. Методы определения цветности».

Природная вода (сырая вода) поступает на водоочистную станцию из разных источников: грунтовые воды, реки, озера, скважины. Следовательно, эта вода может содержать и содержит различные загрязнения. Это и твердые частицы (мутность), растворенные органические углеродные соединения, гуминовые кислоты, патогенные микробы, загрязняющие микроорганизмы или следовые количества железа или марганца – все они могут содержаться в различных сочетаниях.

Растворенные в воде вещества придают ей окраску, которую называют цветностью. В особенности в случае поверхностных вод цветность может варьироваться от коричневого до желтого, а также можно встретить воду зеленого или даже красного цвета.


    Рис. 1. Болотная вода
     с высоким содержанием
     гуминовых кислот


    Рис. 2. Ил в поверхностных водах                                                                                                 

Желтизна обуславливается главным образом содержанием гуминовых кислот в почве и зависит от поры года и количества осадков; также вода может приобретать желтый цвет в результате внесения в почву сельскохозяйственных удобрений.

Цветность воды контролируется по хром-кобальтовой или платино-кобальтовой (шкала Хазена) шкалам, которые регламентированы в известном нормативном документе ГОСТ 31868-2012. Значения цвета, характерные для неочищенной воды, могу составлять от нескольких единиц, до нескольких сотен градусов шкалы. Актуальность лабораторного контроля цветности падает с каждым годом в связи с низкой информативностью.

  Вопрос автоматизации и непрерывного мониторинга цветности стоит особенно остро, причем не только на предприятиях подготовки питьевой и очистки сточной воды, но и на всех предприятиях, где реализован процесс водоподготовки для нужд технологического процесса. Так определение цветности не ограничивается только входным и выходным контролем, и крайне необходимо также на промежуточных стадиях водоподготовки для эффективного управления процессом и экономии ресурсов.

Хорошо известно, что определение цветности в потоке сопряжено с мешающим влиянием ряда естественных факторов: мутность и взвешенные вещества, пузырьки воздуха и налет на фотометрических окнах.

В зависимости от происхождения воды, времени года или погодных условий вода содержит большее или меньшее количество твердых частиц (мутность) от менее 1 ЕФМ (единица мутности по формазину) до нескольких сотен ЕФМ. Таким образом, в большинстве случаев требуется предварительная фильтрация образца.

Несмотря на фильтрацию пробы в потоке, в воде остаются твердые частицы и искажают результаты измерения. Частицы рассеивают свет, который в конечном итоге не достигает приемника, и, как следствие, регистрируется слишком высокое поглощение (или слишком высокие значения в градусах шкалы цветности) и наблюдается значительное расхождение с данными лаборатории, где проба фильтруется полностью.

Использовать на линии пробы специальные тонкие мембранные фильтры для имитации условий лаборатории экономически не целесообразно.

Гораздо более надежным и достаточно дешевым решением является он-лайн оптическая компенсация рассеяния света (остаточной мутности). 



Рис. 3. Поточный анализатор
цветности
по ГОСТ 31868-2012.

Для автоматического измерения цветности по хром-кобальтовой или платино-кобальтовой шкалам по ГОСТ 31868-2012 «Вода. Методы определения цветности» (Метод Б) компания SIGRIST PHOTOMETER предложила эффективные и не имеющие аналогов в мире конструктивные решения на базе фотометра ColorPlus 2. Конструктивно полностью  устранено мешающее влияние выше перечисленных факторов при измерении цветности в потоке, что обеспечивает полное соответствие данным лаборатории. Измерение цветности происходит в проточных фотометрических ячейках 50 и 100 мм в зависимости от диапазона на длинах волн 380 нм (Cr-Co шкала) и 410 нм (шкала Хазена), как и регламентируется в ГОСТ 31868-2012.

  Влияние мутности пробы воды полностью автоматически компенсируется дополнительным оптическим каналом в диапазоне 0…5 ЕФМ. При большей мутности исходной воды на линии подачи пробы устанавливается обычный фильтр грубой очистки, снижающий мутность пробы до компенсационного уровня.


Рис. 4. Проточная ячейка с
«компенсационным стеклом»

Пузырьки воздуха физически удаляются из зоны измерения.

Влияние естественного загрязнения оптических окон проточной ячейки на результаты измерения полностью нивелируется с использованием патентованной технологии «компенсационного стекла» внутри нее. Что обеспечивает максимально длительный период между регламентными работами по обслуживанию и оптимизирует трудовые и финансовые затраты на обслуживание.

Данное решение по своей эффективности и надежности превосходит все возможные варианты по автоматической механической очистке ячейки, которые не могут гарантировать 100% очистки, прерывают измерение на период очистки и в целом приводят к абразивному повреждению оптических окон и лишним затратам на обслуживание и ремонт.

Высокая чувствительность и широкий динамический диапазон ColorPlus 2 позволяет определять цветность и в полностью визуально прозрачной воде и в достаточно мутных и сложных пробах.

Одновременно с цветностью пробы возможно, например, одновременное измерение, так называемого растворенного органического углерода (РОУ или DOC или UV254) на длине волны 254 нм.

Анализ эффективности затрат

Данный способ измерения обеспечивает водоочистному предприятию экономичный контроль неочищенной воды в реальном времени. При срабатывании сигнала тревоги соответствующая вода, в зависимости от степени загрязнения, может быть очищена или направлена в сточную линию. Измерение непосредственно в линии гарантирует надежность процесса. Кроме того, ColorPlus 2 – это единая платформа для большого спектра фотометрических измерений параметров воды в потоке, который легко комплектуется под текущую задачу, что позволяет значительно экономить средства на предприятии.

Основные преимущества

·    Неизменно точные результаты измерений, совпадающие с результатами лаборатории;

·    Очень высокая чувствительность;

·    Низкие пределы детектирования;

·    Оптическая компенсация мутности пробы в реальном времени;

·    Внутренняя компенсация загрязнения оптических окон проточной ячейки, что обеспечивает максимально большой интервал между регламентными сервисными обслуживаниями и существенно экономит трудовые и материальные затраты;

·    Автоматический контроль состояния ячейки: прибор генерирует сигнал тревоги, когда возникает необходимость в очистке проточной ячейки;

·    Не требуется строгое соблюдение интервалов технического обслуживания;

·    Простая процедура очистки проточной ячейки, контроль прибора осуществляется исключительно с использованием дистиллированной воды, твердотельного стандарта и при помощи блока управления;

·    Не требуется применение химикатов;

·    Дополнительная возможность интегрирования измерения нагрузки по органическим веществам (называемым также, UV254, DOC или УФ абсорбция) с минимальными затратами;

·    Единая универсальная платформа для любых фотометрических измерений воды в потоке.

Решения для непрерывного мониторинга цветности воды в потоке полностью соответствуют Российским нормативам, которые применяются для лабораторного контроля, что обеспечивает полное соответствие технологических и лабораторных данных, значительно снизить загрузку лаборатории при высоком уровне автоматизации анализа и, тем не менее, низким уровнем расходов на обслуживание.

Пользователями этих решений стали много Российских предприятий, а во всем мире эти решения используются повсеместно и завоевали громадную популярность благодаря своей надежности и низкой цене владения.



Автоматический непрерывный мониторинг нефтепродуктов (НП) в воде.

Природная вода (сырая вода) поступает на водоочистную станцию из разных источников: грунтовые воды, реки, озера, скважины. Следовательно, эта вода может содержать и содержит различные загрязнения. Это и твердые частицы (мутность), растворенные органические углеродные соединения, нефтепродукты, гуминовые кислоты, патогенные микробы, загрязняющие микроорганизмы или следовые количества железа или марганца – все они могут содержаться в различных сочетаниях.


Рис. 1. Водозабор в промышленной
зоне

Если водосбор расположен в промышленной зоне, вблизи нее или если существует повышенный риск того, что вода может быть загрязнена нефтяным топливом, например, в результате аварий (судов, автомобилей), часто требуется проверка неочищенной воды на предмет содержания следов нефтепродуктов.

Парки нефтяных резервуаров, нефтеперерабатывающая и нефтехимическая промышленность, аэропорты и транзитные маршруты для транспортировки тяжелых грузов представляют собой потенциально опасные зоны, где масла и жиры могут попадать в грунт и/или в поверхностные воды. Обнаруженное загрязнение нефтью, как правило, представляет собой смесь углеводородов, таких как дизель, бензин, керосин, смазочные материалы и т.п., в неизвестном сочетании.




Практическая значимость

Непрерывный мониторинг воды на предмет следов нефти обеспечивает немедленное обнаружение возможного загрязнения, даже если причина этого загрязнения возникла некоторое время назад. В результате своевременного обнаружения загрязненная вода может быть направлена в отходы.

Методы контроля за нефтепродуктами, преимущества и недостатки

Как известно, существует три метода определения нефтепродуктов воде: газовая хроматография, ИК-фотометрия и УФ-флуориметрия, регламентируемые в Российской Федерации следующими нормативными документами - ГОСТ 31953-2012, МУК 4.1.1013-01, ПНД Ф 14.1:2:4.128-98 и МУК 4.1.1262-03. Первые два являются наиболее информативными, однако совершенно не подходят для автоматизации и организации непрерывного мониторинга нефтепродуктов на водозаборе в исходной воде, вследствие особенностей подготовки пробы и физико-химической природы самих методов.

УФ-флуориметрия, являясь менее информативным методом лабораторного контроля нефтепродуктов, однако позволяет хорошо и точно оценивать уровень загрязнения воды нефтепродуктами. Кроме того, этот метод легко поддается автоматизации и позволяет проводить непрерывный мониторинг.

Как и в любом фотометрическом измерении в потоке имеет место ряд факторов, которые искажают результаты измерения и легко устраняются при подготовке пробы в лаборатории. Здесь сразу возникает дилемма между контактным и бесконтактным измерением. Хорошо известно, что бесконтактное измерение позволяет устранять эффект образования налета на таких элементах оптической схемы, как фотометрические окна за счет отсутствия контакта между ними и пробой.


Рис. 2. Погружной фотометрический
датчик.

При измерении содержания нефтепродуктов в воде бесконтактное измерение имеет первостепенное значение и является просто единственным возможным решением особенно в средне и высоко загрязненных водах. Нефтепродукты имеют свойство быстро образовывать пленки на фотометрических окнах при контакте с ними и способствуют их быстрому росту за счет внедрения взвешенных частиц в вязкую пленку нефтепродуктов с образованием плотного не прозрачного налета блокирующего любые измерения (см. Рис. 2). Причем скорость образования слоя тем выше, чем выше содержание нефтепродуктов и взвешенных частиц. Возникает вопрос, что мы измеряем, концентрацию нефтепродуктов в воде или скорость роста и толщину налета на фотометрических окнах? Все возможные автоматические системы очистки имеют механический характер и не дают практически никакого эффекта, так как смолянистый налет можно эффективно удалять только с использованием моющих средств или органических растворителей. На рисунке 2 хорошо видно, что механический дворник конечно удаляет валовое количество налета, однако тонкий слой на самих фотометрических окнах просто невозможно удалить механически, а его влияние на правильность измерения весьма велико. Причем механическое удаление налета со временем приводит к естественной потере прозрачности самих окон за счет абразивного истирания и значительному снижению чувствительности. Замена окон очень не бюджетное мероприятие. У анализаторов с классической закрытой флуориметрической проточной ячейкой проблема еще усугубляется замкнутым объемом. Контактное измерение конечно имеет смысл только в очень чистой воде.


Рис. 3. Измерительная ячейка со
«свободно падающей струей» в
анализаторе OilGuard 2..

Революционная технология

Компания SIGRIST PHOTOMETER AG впервые применила бесконтактную технологию измерений в «свободно падающей струе» (рис. 3) и для флуориметрического измерения концентрации нефтепродуктов в воде, что позволило создать универсальный анализатор OilGuard 2 с широкими возможностями по применению. Помимо отложений на фотометрических окнах влияние на результаты измерения оказывают взвешенные частицы и пузырьки воздуха. Все эти факторы успешно устраняются с использование системы подготовки пробы, которой комплектуется OilGuard 2 (рис. 4).
























Рис. 4. Система подготовки пробы в анализаторе OilGuard 2. Справа изображен верхний делитель со снятой крышкой.

Система подготовки пробы позволяет эффективно удалять пузырьки воздуха и взвешенные частицы из зоны измерения. Причем в системе нет расходных материалов, так как легко проводится регенерация или простая очистка вручную. Кроме того, система подготовки пробы обеспечивает постоянство расхода пробы проходящей через измерительную ячейку со свободно падающей струей и нивелирует влияние пульсаций давления с линии.

Анализатор устанавливается на линию пробы (by-pass исполнение). После измерения проба самотеком при атмосферном давлении поступает либо обратно в поверхностный водоисточник, либо в канализационный слив предприятия.

Если после измерения необходимо пробу возвращать обратно в линию под давлением, то анализатор комплектуется специальным насосом для возвращения пробы в линию под давлением.

Периодическая настройка и калибровка анализатора проводится легко и быстро с использованием твердотельного стандартного образца (светофильтра).

Фактические измерения.

Разные углеводороды флуоресцируют с различной интенсивностью. Углеводородный состав загрязнения можно определить только хроматографически и он, как правило, не известен, а анализатор содержания нефтепродуктов в воде OilGuard 2 служит в качестве контрольного устройства (индикатора) валового содержания. Калибровку проводят по данным лаборатории, что обеспечивает отличное совпадение результатов автоматического и лабораторного контроля.  

Обычно анализатор настраивается для мониторинга содержания нефтепродуктов относительно некоторого приемлемого для станции водоподготовки уровня. При превышении этого уровня срабатывает сигнализатор, который, например, может отключить забор воды на станцию до устранения аварии и повышенного загрязнения водоисточника. На рисунке 4 изображена обычная картина непрерывного измерения нефтепродуктов в воде. При превышении заранее установленного порогового значения, анализатор генерирует сигнал тревоги, который может передаваться на какие-либо механические устройства осуществляющие водозабор, но продолжает проводить измерение.

Рис. 5. Данные мониторинга нефтепродуктов в воде, полученные с использованием проточного флуориметра OilGuard 2 в течение 2 часов на протяжении которых произошло аварийное загрязнение водоема. Условно показана линия порогового значения, запрограммированного в анализаторе.

Основные преимущества.

·    Самая надежная и эффективная система автоматического непрерывного контроля нефтепродуктов в воде, признанная во всем мире и России;

·    Технология измерения флуоресценции в «свободнопадающей струе» исключает контакт оптики с пробой и, как следствие, необходимость в облуживании;

·    Исключена вероятность искажения измеренных значений и дрейфа вследствие загрязнения оптики;

·    Двулучевое измерение – исключено влияние дрейфа источника за счет постоянного измерения интенсивности источника в опорном оптическом канале;

·    Низкий дрейф базовой линии и высочайшая чувствительность обеспечивает высокую точность измерения и долговременную стабильность;

·    Износ источника света не влияет на результаты измерения;

·    Настройка с помощью контрольного твердотельного стандарта (светофильтра), что упрощает процедуру проверки прибора и позволяет проводить перекалибровку без использования химических веществ;

·    Конструкция прибора и используемые материалы минимизируют характерный эффект подсвечивания.


Рис. 6. Система анализа
нефтепродуктов на предприятии

Пользователями системы OilGuard 2 стали много Российских водоочистных станций и нефтяных заводов. Применение решений на базе OilGuard 2 по непрерывному мониторингу нефтепродуктов в воде на вашем предприятии позволит непрерывно получать надежные данные по поверхностным водоисточникам с минимумом затрат на обслуживание.



Автоматический непрерывный мониторинг мутности в отстойниках. Оптимизация процесса дозирования коагулянтов и флокулянтов.


Рис. 1. Водозабор на реке.

Вода, поступающая в водоочистную станцию, может поступать из разных источников: грунтовые воды, реки, озера, минеральные воды. Помимо других загрязняющих веществ, эта неочищенная вода может содержать различные твердые частицы (мутность).

В поверхностных водах в зависимости от времени года и погодных условий уровни мутности могут составлять от нескольких ЕФМ до нескольких сотен ЕФМ (единиц мутности по формазину). Это обстоятельство всегда принимается в расчет при очистке воды.

Одним из первых этапов очистки является осаждение твердых частиц. Этот процесс может быть ускорен путем добавления коагулянтов и/или флокулянтов. Коагулянты представляют собой вещества, которые способны агломерировать крайне малые коллоидные частицы (<1 мкм) путем их дестабилизации для образования более крупных и тяжелых частиц (макрохлопьев). Такие частицы быстро оседают на дно отстойника и, таким образом, могут быть отделены от воды. Коагулянты могут быть, как неорганическими солями, так и органическими полимерными соединениями, часто называемыми флокулянтами. Основным механизмом действия этих соединений на стабилизированные в воде коллоидные частицы является разрушение зарядовой оболочки этих частиц, что приводит к взаимодействию между ними, укрупнению и ускоренному осаждению.

Наиболее распространенным и недорогими коагулянтами являются сульфат алюминия Al2(SO4)3, хлорид железа FeCl2 или известковое молоко Ca(OH)2. Органические флокулянты, как правило дороже и используются для усиления действия коагулянтов.

Рис. 2. Фильтрование воды. Слева без добавления флокулянта. Справа с добавлением.


На рисунке 2 видно, что в процессе предварительного осаждения без применения коагулянта и/или флокулянта (левый процесс) вода, подаваемая на фильтр, все еще содержит мелкие коллоидные частицы, которые легко преодолевают песчаный фильтр и остаются в воде, подаваемой на следующие стадии очистки. После добавления реагентов (правый процесс) происходит укрупнение взвешенных частиц, что способствует их более полному осаждению в отстойниках, а также более эффективному удалению на последующей стадии фильтрования на песчаном фильтре.

Практическая значимость

Осаждение представляет собой первичную грубую фильтрацию в процессе очистки. В результате этого этапа обработки значительно меньшее количество твердых частиц поступает в последующий этап фильтрации, и сокращается число требуемых циклов очистки фильтров (обратная промывка фильтров).

Совершенно понятно, что чем больше взвешенных частиц останется после стадии фильтрования на песчаном фильтре, тем более дорогой и менее эффективной будет дальнейшая очистка за счет повышенной нагрузки на, например, угольные и мембранные фильтры.

Коагулянты и/или флокулянты добавляются на впуске воды. Очень часто определяется скорость потока воды, и соответственно корректируется количество реагентов; стандартная дозировка обычно составляет 20–30 мг/л флокулянтов, но зависит от уровня мутности исходной воды. Однако, как и любой реактив, флокулянт стоит денег. Кроме того, сам коагулянт или флокулянт является загрязнителем, который должен быть удален из воды. Поэтому, добавлять его в избытке – это также пускать деньги на ветер в двойне. Мы повышаем расход реагента, а затем получаем дополнительные затраты на его удаление.

Актуальной является задача автоматического и контролируемого дозирования реагента в строгом соответствии с текущим уровнем мутности исходной воды и эффективностью отстаивания (мутность после отстойников).

Надежное решение и эффективная экономия.

Вместо фиксированной дозировки можно использовать готовое решение на базе проточного нефелометра AquaScat 2 HT/WTM для дозировки флокулянтов относительно фактической мутности. За счет этого можно оптимизировать расход флокулянтов и последующие расходы на их удаление. Рассмотрим некоторые данные, которые являются ориентировочными значениями и зависят от каждой отдельной водоснабжающей компании.

S:         Экономия в руб/год

A:        Затраты на коагулянты (флокулянты) - (44 000 руб/1000 кг)

B:        Количество неочищенной воды, подлежащей очистке

в м3 - (1 млн. в год)

C:        Используемое в текущий момент количество коагулянты (флокулянты)

на литр воды (25 мг/л)

R:        Расчетное снижение затрат на приобретение реагентов при использовании решения на базе AquaScat 2 - (15%)

Расчет экономии S (в год):

Видно даже из этой ориентировочной суммы, что инвестиции в приобретение решения на базе нефелометра AquaScat 2 окупаются через несколько лет.

Кроме того, нефелометр не требует обслуживания и затрат на него, так в его конструкции используется технология измерения в «свободно падающей струе».



Самый эффективный и экономичный автоматический непрерывный мониторинг мутности воды в потоке после быстрой фильтрации в соответствии с ИСО 7027.


Рис. 1. Буэнос-Айрес, Рио-Плата, снимок со
спутника

В поверхностных водах может содержаться множество различных твердых веществ (мутность), от нескольких ЕФМ до нескольких сотен ЕФМ (единиц мутности по формазину), в зависимости от времени года и/или погодных условий. На рис. 1. показан район Рио-Плата в Буэнос-Айресе, где в сезон дождей мутность реки много превосходит даже 400 ЕФМ.










Практическая значимость

Фильтрование – это классический процесс отделения взвешенных частиц от воды в процессе ее очистки. Существуют разные виды фильтрования, которые используются в процессе водоочистки в различных сочетаниях. Быстрое фильтрование используется, как предварительная стадия механической очистки воды для снижения мутности воды на водозаборе до достижения требуемого уровня для оптимального протекания процесса флокуляции и коагуляции.

Эту требуемую мутность необходимо контролировать для того, чтобы фильтрование протекало эффективно. В противном случае, значение мутности воды перед добавлением коагулянтов и флокулянтов не будет точно известно и процессы флокуляции и коагуляции будут протекать не эффективно или с неоправданным расходом реагентов, которые сами по себе являются загрязнителями и требуют последующего удаления.

Измерение мутности в потоке не такая простая задача, как может показаться на первый взгляд!

Все проблемы при измерении мутности в потоке и их эффективные решения подробно описаны на вкладке 1. Кроме того, предлагаемые эффективные решения для контроля мутности в потоке разработаны на основе анализатора AquaScat 2 .



Автоматический непрерывный мониторинг мутности при обратной промывке фильтров. Оптимизация процесса обратной промывки.

Стадия очистки на песчаных фильтрах широко распространена на всех станциях водоподготовки. Песчаные фильтры требуют регулярной очистки. В процессе их очистки используется очищенная вода. Эта вода зачастую не может быть возвращена в процесс очистки напрямую, а часто сбрасывается в окружающую среду после цикла осаждения или возвращается на начальный цикл очистки.

В результате растрачивается большое количество очищенной воды при каждой обратной промывке фильтра. А это неконтролируемые расходы, так как на очистку промывочной воды уже были затрачены, реагенты и энергия. Поэтому необходим точный контроль количества промывочной воды и оптимизация процесса обратной промывки.


Рис. 1. Песчаный фильтр на водоочистной
станции.

Практическая значимость

Процесс обратной промывки можно с успехом регулировать в зависимости от мутности. Это позволяет оптимизировать расход воды и сократить издержки.

Обратная промывка и ее контроль.

Фильтры удерживают твердые вещества и со временем загрязняются. Для определения необходимости обратной промывки фильтра часто используется измерение давления или контроль уровня воды.

В процессе обратной промывки воздух и чистая вода накачиваются в установку фильтров снизу (в обратном направлении) (рис. 2). Переливающаяся жидкость с большим количеством взвешенных твердых веществ направляется в отстойник. После достаточно продолжительного периода осаждения вода сбрасывается в окружающую среду, и остающийся осадок утилизируется как отходы или даже как опасные отходы.

Длительность обратной промывки фильтра и, следовательно, количество используемой воды часто определяется с помощью константы времени. Иногда можно увидеть персонал рядом с баком фильтрации, который принимает решение на основе опыта, когда может быть остановлен процесс обратной промывки.

Рис. 2. Работа песчаного фильтра. Сверху в режиме фильтрования. Снизу в режиме обратной промывки.

На рисунке 2 схематично изображен песчаный фильтр в двух основных режимах работы. Контроль мутности дает большие перспективы по оптимизации на этих двух режимах. В первом случае контроль мутности позволяет контролировать степень очистки и своевременно запускать процесс обратной промывки, во втором случае – по мутности промывочной воды можно делать однозначный вывод о степени промывки фильтра (на стадии обратной промывки) и своевременно ее завершать, что позволяет экономить значительные объемы чистой воды на промывке.

Для оптимизации процесса промывки систему измерения мутности на базе нефелометра AquaScat 2 устанавливают в линии перелива воды обратной промывки (рис. 2, красный круг), что позволяет осуществлять надежный контроль.

Рис. 3. Изменение мутности при обратной промывке.

График изменения мутности, измеряемой в линии перелива обратной промывки, представлен на рисунке 3. Фазы 1 и 3 отображают состояние до обратной промывки и после обратной промывки, соответственно.

Фаза 2 отображает фактическую обратную промывку. Сначала мутность резко повышается до уровня несколько сотен ЕФМ (единиц мутности по формазину). В течение достаточно длительного периода времени обратной промывки она остается высокой. Ближе к завершению процесса мутность снижается и непрерывно уменьшается. Вода обратной промывки постепенно становится прозрачной.

Длительность процесса обратной промывки, как правило, составляет от 12 до 20 минут, в зависимости от мощности насосов. Расход воды можно оптимизировать путем автоматической остановки процесса обратной промывки, на основании установленного порогового значения.

Надежное решение с неоспоримыми преимуществами

Решение для оптимизации процесса обратной промывки песчаного фильтра на базе нефелометра AquaScat 2 от компании SIGRIST PHOTOMETER AG позволит не только получить серьёзную экономию промывочной чистой воды, но и значительно сэкономить на сервисном обслуживании благодаря технологии измерения мутности в «свободно падающей струе».

Анализ эффективности затрат

Для расчета эффективности требуется принять во внимание технологическую информацию на конкретном предприятии.

Для примера, предположим, что водоснабжающая компания задействует установку песчаных фильтров и должна проводить их обратную промывку каждые два дня (180 раз в год). Для имеющегося песчаного фильтра используется 150 м3 воды для одного процесса обратной промывки. Расходы на очистку воды составляют 30 руб./ м3.

Таким образом, расход воды в год составит:

Расходы на очистку этого объема составят:

Расчетная степень оптимизации при использовании данного решения составляет: 15%.

Таким образом, ежегодная экономия составит:

Помимо экономии воды, потребляется меньше энергии для работы насосов, и уменьшается объем углеродного следа в выбросах гидротехнических сооружений.

Хорошо видно, что затраты пошедшие на установку данного решения окупятся через несколько лет.

Кроме того, нефелометр не требует обслуживания и затрат на него, так в его конструкции используется технология измерения в «свободно падающей струе».

Ультрафильтрация / мембранная фильтрация

В последние годы в некоторых странах все большее значение приобретает мембранная фильтрация. Ультрафильтрация уже хорошо зарекомендовала себя при очистке питьевой воды. При ультрафильтрации / мембранной фильтрации очищенная вода проходит через поры определенного размера под действием дифференциального давления. Частицы, размер которых превышает размер пор, удерживаются и затем удаляются из воды. Мембрана формирует барьер для защиты от взвешенных твердых частиц, бактерий, вирусов и других микроорганизмов и обеспечивает неизменно высокий уровень качества фильтрата.

Мембранная фильтрация

Измерение мутности после фильтрации применяется для контроля качества фильтрации (точка измерения № 11). Это целесообразно, только если приборы достаточно чувствительны для измерения незначительных уровней мутности, способны надежно детектировать минимальные изменения и обладают долговременной стабильностью. Кроме того, измерительная установка должна быть спроектирована с учетом минимального технического обслуживания или вмешательства оператора.

Автоматический непрерывный мониторинг мутности и управление процессом ультрафильтрации (фильтрации на мембранах).

Рис. 1. Отделение мембранной фильтрации. Юго-западная водопроводная станция Мосводоканала.

В последние годы на предприятиях водоподготовки все большее значение приобретает мембранная фильтрация. Ультрафильтрация хорошо зарекомендовала себя при очистке питьевой воды. При ультрафильтрации (фильтрации на мембранных фильтрах) очищенная вода проходит через поры определенного размера под действием разности давлений. Частицы, размер которых превышает размер пор, удерживаются и затем удаляются из воды. Мембрана формирует барьер для защиты от коллоидных частиц, бактерий, вирусов и других микроорганизмов и обеспечивает неизменно высокий уровень качества фильтрата. Кроме того, мембраны сами по себе довольно дорогой продукт и важно поддержание их в рабочем состоянии, вовремя проводить регенерацию и промывку.

Как и в случае песчаных фильтров, промывка осуществляется чистой водой. В отличие от песка мембрана гораздо более дорогостоящий продукт, поэтому особенно важно осуществлять как можно более полную промывку, на которую идут большие объемы воды. В связи с этим большое значение имеет строгий контроль количества промывочной воды, что возможно делать на основании изменения ее мутности. Кроме того, для мониторинга работы самого фильтра и эффективности фильтрации оптимальным будет контроль фильтруемой воды, как перед фильтром, так и после него.

Также измерение мутности после фильтрации применяется для контроля качества фильтрации. Как контроль мутности промывочной воды, так и сам контроль фильтрации возможен, только если нефелометры достаточно чувствительны для измерения незначительных уровней мутности, способны надежно детектировать минимальные изменения и обладают хорошей долговременной стабильностью, как AquaScat 2. Кроме того, измерительная установка должна быть спроектирована с учетом минимального технического обслуживания или вмешательства оператора, что возможно только с использованием нефелометра AquaScat 2.



Автоматический непрерывный мониторинг мутности фильтрата и управление процессом фильтрования на песчаном фильтре.


Рис. 1. Помещение с песчаными фильтрами
на водоканале.

Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) поставила перед собой задачу обеспечить для населения во всем мире доступ к питьевой воде с уровнем мутности не выше 5 ЕФМ. В настоящее время только 35% населения мира может потреблять воду такого качества. Мутность является одним из наиболее важных показателей качества воды.




Процесс очистки воды включает в себя несколько технологических этапов, которые упорядочены в стандартной водоочистной станции следующим образом: забор неочищенной воды – коагуляция/флокуляция – отстаивание – быстрая фильтрация – медленная фильтрация – дезинфекция. Применяется не один, а несколько видов обработки, в зависимости от объема, типа и качества неочищенной воды, действующих государственных стандартов, нормативных требований и т.д.

Различные стандарты

В мире применяются различные стандарты измерения мутности в питьевой воде. Далее приводятся наиболее важные из них:

Европа и Россия – ISO 7027 / EN 27027

Мутность определяется путем измерения рассеянного света. Источник света – монохромный с длиной волны 880 нм, приемник рассеянного света выполняет измерение под углом 90º. Прибор калибруется с использованием формазина. Измеренные значения выражаются в ЕФМ (FNU) (Нефелометрическая Единица Мутности). Возможная цветность воды не влияет на измеренные значения.

США – EPA 180.1

Мутность определяется путем измерения рассеянного света. Источник света – лампа белого света (вольфрамовая лампа с цветовой температурой 2200–3000ºK), приемник рассеянного света выполняет измерение под углом 90º (охватываемый диапазон 400–600 нм). Прибор калибруется с использованием формазина. Измеренные значения выражаются в ЕФМ (FNU) (Нефелометрическая Единица Мутности). Приборы, соответствующие данному стандарту, демонстрируют неточные измерения в случае цветности воды. Так как в этом случае цветность оказывает значительное влияние.

Однако есть множество стран, где приняты собственные стандарты (например Япония), или не приняты вовсе. Измеряемые там значения (если вообще имеются такие данные) нельзя сравнивать с другими стандартами.

Практическая значимость

Медленная фильтрация удаляет из воды твердые частицы. Это последний этап механической очистки в процессе водоподготовки перед дезинфекцией. Удаление твердых частиц играет важную роль, поскольку они часто являются носителями органических и/или бактериальных загрязнений (например, криптоспоридий).

Благодаря удалению твердых частиц последующий процесс дезинфекции становится более эффективным, более рациональным и более безопасным. Таким образом, на выходе из фильтра просто необходимо проводить измерение мутности, необходимое для контроля качества, что требуется согласно распоряжениям соответствующих органов, и должно непрерывно документироваться.

Основные виды применения


Рис. 2. Песчаный фильтр в разрезе.

На рисунке слева представлен типичный процесс медленной фильтрации через песчаный фильтр, который широко распространен во всем мире. Обычно это многослойный песчаный фильтр с разными видами песка и мелких камней.

Подаваемая вода проходит через песок под действием силы гравитации. Чем плотнее уложен песок, тем медленнее происходит просачивание. Песчаные фильтры могут иметь толщину до 1,5 м. В нижней части слоев песка имеются полости, в которых скапливается очищенная вода. Из них вода направляется в резервуары или напрямую к следующему этапу обработки по трубам достаточного большого диаметра.

Типичные значения мутности: <0,5 ЕФМ (единица мутности по формазину), в некоторых странах: <0,0Х ЕФМ (на прядок ниже). В Росси, например, конечная мутность не должна превышать 2,6 ЕФМ (СанПиН 2.1.4.1074-01).

Фактические измерения. Сравнительные испытания.

Рис. 3. Мутность воды после фильтрации.

На графике выше представлены сравнительные измерения образцов фильтрованной воды с помощью нефелометра AquaScat 2 WTM A компании «SIGRIST PHOTOMETER» и нефелометра компании-конкурента, проведенных в течение 28 дней. Значения мутности, измеренные прибором AquaScat, остаются неизменными около 0,05 ЕФМ, тогда как нефелометр конкурентов показал постоянно возрастающие значения, что связано с дрейфом нуля без коррекции. Нефелометр AquaScat не подвержен дрейфу нуля, автоматическая коррекция устраняет возможные отклонения,  это гарантирует надежные результаты. По сути, сравнительный нефелометр маскировал фактические значения, которые были ниже базисной линии дрейфа, что приводило к дезинформации и принятию неправильных решений.

Неоспоримые преимущества. Общая стоимость владения.

Измерение мутности в критической точке, например при мониторинге фильтрации, целесообразно, только если нефелометр, достаточно чувствительный к измерению очень слабой мутности, способный выявлять незначительные изменения и обладает долговременной стабильностью. Кроме того, решение по контролю мутности должно быть спроектировано с учетом минимального технического обслуживания или вмешательства оператора.

Капитальные затраты на приобретение решения на базе нефелометра AquaScat незначительно выше соответствующих предложений от конкурентов. Однако, если расчитать суммарные расходы на весь срок службы приборов (то есть, не только стоимость начального приобретения, но и расходы на электричество, техническое обслуживание и ремонт, очистку, средства калибровки и расходование материалов), легко видно явное преимущество в пользу решения AquaScat, которое неоднократно подтверждено во всем мире и России.

Годы эксплуатации

На объектах водоподготовки английской компании Wessex Water, занимающейся водоподготовкой и водоснабжением юго-западной части Англии (10 000 км2) в течение длительного времени (~10 лет) проводились сравнительные испытания анализаторов мутности AquaScat WTM-A (Sigrist) – 30 ед., 1720 (Hach Lange) – 30 ед. и 4670 (ABB) – 30 ед. Одной из целей исследования была сравнительная оценка цены владения (затрат на обслуживание) с течением времени. Установлено, что при стартовой меньшей цене анализаторов  1720 (Hach Lange) и 4670 (ABB) суммарные затраты на обслуживание каждой группы этих моделей через 2 года полностью скомпенсировали стартовые ценовые преимущества, а через 10 лет более чем в 2 раза превысили стартовую цену 30-и анализаторов AquaScat WTM-A (Sigrist). Данный пример был рассчитан пользователем из Англии. На графике в нижней части показаны ежегодные эксплуатационные затраты на прибор AquaScat (желтый цвет) и два прибора для сравнительной оценки (коричневый и светло-синий цвет).

Основные преимущества

·     AquaScat – это современный компактный автоматический анализатор мутности, соответствующий всем требованиям современной технологии водоочистки в сочетании с АСУ ТП, способный с высокой точностью и стабильностью измерять мутность воды в очень широких диапазонах от 0,001 до 4000 ЕФМ;

·     AquaScat – это система измерения мутности сконструированная таким образом, чтобы полностью соответствать нормативам изложенным в ISO 7027 / EN 27027;

·     Высокая стабильность базовой линии позволяет AquaScat работать в области очень низкой мутности;

·     Чувствительность AquaScat позволяет контролировать мутность воды в диапазонах значительно ниже предельно допустимых показателей регламентируемых в соответствующих нормативных документах, тем самым способствует повышению качества питьевой воды;

·     Оптическая схема измерения мутности в свободно падающей струе и функция автоматической калибровки с использованием твердотельного стандарта позволяет свести к нулю расходы на сервисное обслуживание анализаторов AquaScat;

·     В конструкции AquaScat реализованы необходимые аналоговые и цифровые выходы, требующиеся для включения анализатора в современные автоматизированные системы управления процессами;

·     AquaScat – это автоматический анализатор, отлично зарекомендовавший себя во всем Мире (в том числе и в России) благодаря высокому качеству изготовления, надежности, высококлассным метрологическим характеристикам, удобством использования и отсутствием периодического сервисного обслуживания.

Использование систем AquaScat для непрерывного контроля мутности речной, сточной, технологической и питьевой воды позволит не только оптимизировать процесс водоподготовки, но и экономить значительные средства на расходных материалах.




Автоматический непрерывный мониторинг концентрации ОЗОНА и управление работой генератора озона при озонировании.

Дезинфекция воды одна из основных стадий водоподготовки. Самым распространенным и дешевым методом дезинфекции в настоящее время является хлорирование (вкладки 18 и 25). Однако озонирование не смотря на свою дороговизну используется в процессе водоподготовки все чаще. Озон, разлагаясь, обогащает воду кислородом, что улучшает ее вкус. Органические соединения при окислении озоном не образуют каких-либо опасных для здоровья вторичных продуктов. Озон не меняет рН воды и не удаляет из нее необходимые организму ионы Ca, Mg, K, Na. Озон губителен для любых микроорганизмов, которые могут встретиться в воде, в том числе и устойчивых к другим дезинфицирующим средствам. Озон действует в течение секунд и уничтожает микроорганизмы в сотни раз быстрее, чем любые другие дезинфектанты. Озон вырабатывается на месте и не требует хранения и перевозки.

Практическая значимость

Для оптимизации расходов по выработке озона «на месте» необходимо непрерывно контролировать концентрацию озона на выходе из генератора. В противном случае есть высокий риск недостаточной выработки озона и снижения качества дезинфекции или напротив избыточной выработки озона и загрязнения атмосферы, что ведет к неоправданным затратам.

Надежное решение, не имеющее аналогов в мире

Рис. 1. Генератор озона с трубной обвязкой (слева) и проточный фотометр ColorPlus 2 для управления работой генератора и ее автоматизации (справа). Констанция Кубань, г. Тимашевск.

Разработанное компанией SIGRIST PHOTOMETER решение на базе поточного фотометра ColorPlus2 является надежным средством для непрерывного мониторинга концентрации озона, вырабатываемого генератором, оптимизации его работы и управления процессом дозирования.

Решения для непрерывного мониторинга концентрации озона в потоке позволяют повысить актуальность данных, оптимизировать работу генератора, сократить и, тем не менее, сами обладают низким уровнем расходов на обслуживание.

Пользователями этих решений стало много Российских предприятий, а во всем мире эти решения используются повсеместно и завоевали громадную популярность благодаря своей надежности и низкой цене владения.





Автоматический непрерывный мониторинг растворенного органического углерода (РОУ или DOC) после угольного фильтра.

Фильтрование на угольном фильтре является эффективным способом удаления растворенной органики в процессе очистки воды. Поэтому эта стадия присутствует практически во всех схемах водоподготовки. Для мониторинга работы угольного фильтра необходимо непрерывно контролировать в потоке содержание растворенной органики, а именно (РОУ или DOC).

Надежное решение, не имеющее аналогов в мире

Разработанное компанией SIGRIST PHOTOMETER решение на базе поточного фотометра ColorPlus 2 является надежным средством для непрерывного мониторинга растворенного органического углерода в воде.

Подробно об этом решении и его преимуществах изложено на вкладке 2.

Решения для непрерывного мониторинга растворенного органического углерода в потоке позволяют повысить актуальность данных, значительно снизить загрузку лаборатории при высоком уровне автоматизации анализа и, тем не менее, обладают низким уровнем расходов на обслуживание.

Пользователями этих решений стали много Российских предприятий, а во всем мире эти решения используются повсеместно и завоевали громадную популярность благодаря своей надежности и низкой цене владения.




Автоматический непрерывный мониторинг мутности перед стадией дезинфекции.


Рис. 1. Установка УФ-дезинфекции.

Во время очистки воды одной из важнейших задач является удаление коллоидных частиц из нее. Это достигается различными стадиями осаждения и фильтрования. Как правило после финального фильтрования следует стадия дезинфекции.   Все чаще для дезинфекции применяется ультрафиолетовый (УФ) свет. В случае УФ дезинфекции законодательными нормами устанавливается количество УФ энергии, необходимое для воздействия на воду (например, в Германии оно составляет минимум 400 Дж/м2), чтобы гарантировать минимальную предписанную дезинфекцию.

Практическая значимость


Рис. 1. AquaScat 2 WTM A для
мониторинга мутности до и после
УФ-дезинфектора.

Измерение мутности во впускной трубе до и после УФ реактора позволяет отправлять воду на повторную фильтрацию в случае слишком высокой мутности. Слишком высокая мутность (например, в Германии допустимый максимум составляет 0,2 ЕФМ) приводит к ошибкам при контроле эффективности дезинфекции. Большую часть энергии поглощают взвешенные коллоидные частицы, что приводит к необходимости увеличения мощности излучения для достижения требуемой эффективности. Кроме того, частицы оседают на поверхности самих УФ ламп, экранируют излучение и в конечном счете ведут к необходимости замены ламп.

Контролируя мутность на входе в установку, можно предотвратить повышенное образование отложений на УФ лампах и, следовательно, исключить увеличение работ по очистке или даже преждевременную замену УФ ламп.

Сброс воды на доочистку продлевает рабочее время между очистками УФ-дезинфектора, и это напрямую влияет на снижение эксплуатационных расходов последнего.

Основные виды применения

Во многих водоочистных установках уровень мутности неочищенной воды очень низкий, и фильтрация не требуется (грунтовые воды, фильтрат с берегов рек, минеральные воды и т.д.). Эта вода только дезинфицируется и направляется в водораспределительную систему.

Неочищенная вода проходит через УФ реактор в течение предопределенного времени контакта. Датчик (рис.1, красный круг) непрерывно измеряет интенсивность УФ света (передачу) и трансформирует этот сигнал в отображаемое на экране в центре управления АСУ ТП значение в Дж/м2 или Вт/см2.

Интенсивность света на таком приемнике зависит от трех факторов:

·         Интенсивность излучения ламп;

·         Концентрация в воде веществ, поглощающих УФ свет;

·         Концентрация в воде твердых частиц (мутность – это еще и нежелательное рассеивание света).

Чем больше содержание твердых частиц в воде, тем чаще требуется очищение УФ ламп.

Для мониторинга мутности входной воды и регулировки подачи в дезинфектор компания SIGRIST PHOTOMETR разработала надежное решение на базе своего нефелометра AquaScat 2 WTM, которое позволяет проводить непрерывный мониторинг мутности и отправлять воду на доочистку.

Кроме того, в условиях, когда дополнительная очистка воды не проводится, это окончательное измерение мутности (скважины, минеральные воды и т.д.).

Это решение позволить значительно сократить расходы на обслуживание дезинфектора и продлить жизнь его лампам.





Автоматический непрерывный мониторинг дезинфектантов в воде. Свободный, общий остаточный и остаточный связанный хлор.

Процессы хлорирования и озонирования остаются самыми распространенными методами дезинфекции воды и разрушения органических веществ. Задача непрерывного контроля за этими процессами является особенно актуальной для предприятий водоподготовки. В отличии от озона, «хлор» присутствует в воде в нескольких формах, имеющих разную химическую природу, функциональные особенности, и, соответственно, разные методы для непрерывного мониторинга. Для непрерывного контроля только свободного остаточного (активного) хлора или озона, надежным и очень бюджетным решением будет применение потенциостатического анализатора AquaDMS.

Анализатор собран на единой панели с электрической и трубной обвязкой – «подключай и измеряй:

Вторичное устройство с цветным сенсорным графическим дисплеем – чрезвычайное удобство настройки датчика

Измерение концентрации свободного остаточного хлора, диоксида хлора, озона и пероксида водорода;

Широкий динамический диапазон (до 30 мг/л) и высокая чувствительность (0,01 мг/л);

Компенсация влияния pH пробы;

Высокоточное поддержание стабильности потока через ячейку обеспечивает надежность результатов;

Значение за несколько секунд;

Датчик в прямом контакте с пробой;

Нет никаких мембран и опасности их засорения;

Нет необходимости в замене электролита;

Автоматическая патентованная эффективная система очистки сенсора (ASRâ) за счет электрохимического образования газообразного кислорода на поверхности сенсора, разрушающего и удаляющего любую пленку;

Быстрое и простое обслуживание без специальных инструментов;

Для мониторинга общего остаточного и остаточного связанного хлора широко используется, фотометрический метод по ГОСТ 18190-72, ISO 7393-3), который основан на образовании окрашенного комплекса хлора с N,N-диэтил-п-фенилендиамином (DPD) и измерении поглощения при длине волны 510 нм. Автоматизация этого метода - достаточно сложная задача, в которой требуется не только точное дозирование реагентов в фотометрическую ячейку, но и корректный учет «неидеальности» пробы, то есть небольшой собственной мутности, легкого окрашивания или опалесценции.
Для определения остаточного, свободного или связанного хлора в чистой воде разработан промышленный фотометрический анализатор ICON Chlorine

Метод реализован на единой платформе для фотометрического анализа ICON;

Нижняя граница определяемых концентраций – от 0,03 мг/л

Двухканальный прибор – возможность обновременного контроля двух потоков

Цветной сенсорный графический дисплей для удобства обслуживания, настройки, управления и анализа результатов на месте;

Алгоритм измерения, допускающий наличие небольшой мутности или опалесценции в пробе

Возможность установки отдельного отсека для сосудов с реагентами;

Для анализа следов свободного (активного) хлора, или напротив, относительно высоких концентраций хлора в реагентных баках используется фотометрический анализатор ADI2019, в состав которого входит бюретка (шаг дозирования от 0,2 мкл) для высокоточного дозирования реагента (DPD).
Анализатор может быть установлен в цехах приготовления дезинфецирующих растворов, с коррозионно-активной атмосферой.

Компактное и надежное исполнение всей аналитической схемы в едином герметичном корпусе со втроенным вторичным устройством; Класс защиты корпуса IP65.

Возможность продувки электроники очищенным воздухом, во избежание коррозии.

Быстрый и простой доступ к любому узлу схемы для обслуживания;

Открытые рецептуры реагентов – Пользователь не обязан покупать растворы только у производителя анализаторов,- все инструкции по приготовлению реагентов поставляются с анализатором;

Аналитическая схема с дозирующей бюреткой высокой точности и фотометрической ячейкой оптической длиной 3 см обеспечивают очень низкие пределы чувствительности (от 0,006 мг/л) и минимальное потребление реагентов (0,5 мл на определение);

Компенсация влияния фоновой цветности или опалесценции пробы и деградации источника света.

Определение остаточного свободного, связанного и общего остаточного хлора – три значения за одно определение - в соответствии с ГОСТ 18190-72, ISO 7393-3;

Широкий динамический диапазон (0 – 3 мг/л) и высокая чувствительность ( до 0,001 мг/л);

Возможность управления системами автоматической подготовки пробы, (отстаивание, фильтрация, термостатирование и др.);

Решения для непрерывного мониторинга дезинфектантов в воде в потоке позволяют повысить актуальность данных, значительно снизить загрузку лаборатории при высоком уровне автоматизации анализа и, тем не менее, обладают низким уровнем расходов на обслуживание.

Пользователями этих решений стали много Российских предприятий, а во всем мире эти решения используются повсеместно и завоевали громадную популярность благодаря своей надежности и низкой цене владения.




Автоматический непрерывный мониторинг растворенного органического углерода (РОУ или DOC) в очищенной питьевой воде.

Мониторинг качества очищенной воды является неотъемлемой частью любого процесса водоподготовки на любом предприятии, так как является показателем эффективности водоподготовки. Автоматизация этого контроля является важной задачей, так как необходимо контролировать большой набор параметров в непрерывном режиме. Среди этих параметров большой важностью обладает остаточное содержание органики в воде, так как большое количество органических веществ являются токсичными и могу остаться в воде не только после очистки, но и попасть туда в процессе нее. Достаточно надежным показателем, характеризующим содержание органики в воде, является, так называемое, содержание РОУ. Данный показатель надежно может быть определен фотометрически по степени поглощения пробы воды на длине волны 254 нм. Кроме того, фотометрическое определение этого параметра позволяет делать это непрерывно!

Надежное решение, не имеющее аналогов в мире

Разработанное компанией SIGRIST PHOTOMETER решение на базе поточного фотометра ColorPlus 2 является надежным средством для непрерывного мониторинга растворенного органического углерода в воде.

Подробно об этом решении и его преимуществах изложено на вкладке 2.

Решения для непрерывного мониторинга растворенного органического углерода в потоке позволяют повысить актуальность данных, значительно снизить загрузку лаборатории при высоком уровне автоматизации анализа и, тем не менее, обладают низким уровнем расходов на обслуживание.

Пользователями этих решений стало много Российских предприятий, а во всем мире эти решения используются повсеместно и завоевали громадную популярность благодаря своей надежности и низкой цене владения.




Автоматический непрерывный мониторинг pH в исходной воде в поверхностных и подземных водоисточниках.


Рис. 1. Поверхностный водоисточник.

Природная вода (сырая вода) поступает на водоочистную станцию из разных источников: грунтовые воды, реки, озера, скважины. Следовательно, эта вода может содержать и содержит различные загрязнения. Это и твердые частицы (мутность), растворенные органические углеродные соединения, гуминовые кислоты, патогенные микробы, загрязняющие микроорганизмы или следовые количества железа или марганца – все они могут содержаться в различных сочетаниях.

На входе в водоочистную станцию помимо мутности и цветности контролируют еще ряд интегральных показателей исходной воды для получения более полной информации о ее качестве и пригодности для данного процесса очистки. Это и проводимость и окислительно-восстановительный потенциал (ОВП) и растворенный кислород и, наконец, pH.

Вся жизнь на земле подвержена влиянию показателя pH. Каждый когда-либо сталкивался с этим понятием в разных формах. Термин «pH» происходит из латинского языка и является сокращением словосочетания «potentia hydrogenii», что означает эффективность водорода.

Водные растворы всегда содержат ионные пары, а именно: протон H+ и гидроксид ион OH:

Активность (ax) этих ионов или равновесная концентрация ионных форм тесно связана с продуктами ионного обмена (I) воды.

Применяется следующее уравнение:

Величина ax измеряется в моль/литр и может составлять от 1 до 10–14.

Показатель pH является мерой количества ионов H+ в воде и отсчитывается по логарифмической шкале, так как сама концентрация может быть очень мала. Отрицательный логарифм по основанию 10 равновесной концентрации ионов водорода (-lgaH+ ) называется показателем pH.

Это безразмерная величина изменяется в пределах от 0 до 14 (рис. 2). Если раствор имеет показатель pH 7, он называется «нейтральным», и означает, что ионные формы присутствуют в равных концентрациях. Меньшие показатели называются «кислотными», более высокие показатели называются «щелочными», и означает превалирование одной формы над другой. Аналогичным образом определяется реже используемый показатель pOH. Эти два показателя связаны нехитрым соотношением, легко получаемым при логарифмировании по основанию 10 уравнения ионного обмена.

Рис. 2. Шкала pH. Для наглядности шкала соотнесена с изменениями окраски Лакмуса.

При очистке воды показатель pH измеряется на различных стадиях. При необходимости показатель корректируется путем добавления химических реактивов. В Европейском Союзе пороговые значения показателя pH для питьевой воды определены в диапазоне от 6,5 до 9,5. Вода, как правило, имеет показатели pH 6,8–8,2. В России СанПиН 2.1.4.1116-02 регламентирует диапазон 6,5 – 8,5 для питьевой воды.

Способы измерения показателя pH

Существует два стандартных метода измерения:

·         С использованием индикаторной бумаги (рис. 3) для определения показателя pH

·         При помощи стеклянного электрода (электрохимический способ)

Рис. 3. Индикаторная бумага.

Индикаторная бумага дает только оценку показателя pH, которой иногда достаточно (лакмусовая реакция), если это отвечает требованиям.     Стеклянные же электроды позволяют определять точные значения и используются в лабораториях и в технологических процессах, так как измерение ЭДС электрохимической ячейки – это единственный способ автоматиизации измерения pH.

Рис. 4. Условная схема электрохимического
измерения pH.

На рисунке 4 представлена условная схема электрохимического измерения pH. Два электрода погружаются в измеряемую жидкость (в нашем случае – вода), электрод сравнения и измерительный электрод.

Электроды контактируют с водой посредством мембран. В зависимости от концентрации катионов H+ в данной воде возникает разница потенциалов между двумя электродами, которая измеряется и преобразуется непосредственно в показатель pH на основании заложенной в прибор калибровки.

Совершенно понятно, что практически не целесообразно использовать два отдельных электрода. На практике используется монодатчик, объединяющий два электрода.

При измерении показателя pH могут действовать разные мешающие факторы. К ним относятся:

·         Изменение температуры воды;

·         Химические превращения веществ, содержащихся в воде;

·         Износ или повреждение датчика.

Показатель pH в высокой степени чувствителен к температуре. Поэтому важно обеспечить постоянное равновесие между температурой воды и температурой самого датчика. Это легко решается с помошью температурной компенсации с использованием встроенного датчика температуры, что широко применяется в современных датчиках pH.

Практическая значимость измерения показателя pH

В воде показатель pH измеряется и может корректироваться с целью обеспечения соответствия нормативным требованиям и для защиты инфраструктуры от разрушающих воздействий воды.

Слишком низкий показатель pH может привести к коррозии металлических и связанных цементом материалов.

Слишком высокий показатель pH может снижать по понятным причинам эффективность дезинфекции.

Надежное решение, не имеющее аналогов в мире

Рис. 5. AquaMaster –
мультипараметрическая
система.

Так как на ряду с pH необходимо контролировать сразу несколько показателей искодной воды, о которых было сказано ранее, то компания SIGRIST PHOTOMETER разработала универсальное свободно конфигурируемое решение, которое будет незаменимым измерительным инструментом для всех стадий водоподготовки на крупных и малых предприятиях водоподготовки.

Система AquaMaster (рисунок 5) – это новое слово в измерительных системах, объединяющая электрохимические и оптические измерения воды в одном компактном модуле.

Система полностью укомплектована трубопроводной и электрической обвязкой для объединения элктрохимической и фотометрической частей. Система полностью готова к установке на линию подачи пробы – «Подключай и измеряй».

Важным преимуществом данного решения является тот факт, что система является свободно конфигурируемой. Т.е. система растет вместе с ростом ваших потребностей в измеряемых в потоке показателях.

Рис. 6. Проточная ячейка AquaMaster

Мультипараметрическая проточная ячейка системы AquaMaster (рисунок 6) укомплектована независимыми датчиками (от 1 до 4) - pH, проводимости, растворенного кислорода, окислительно-восстановительного потенцияла (ОВП). Каждый датчик легко и быстрои извлекатется, обслуживается и калибруется.

Для измерения pH в ячейке используется надежный и хорошо зарекомендававший себя датчик POLILYTE Plus ARC 120 линейки ARC (рисунок 7) производства «Hamilton» - производителя электрохимических датчиков с мировым именем. Оцифровка данных осуществляется уже в самом датчике. Кроме того, есть встроенный датчик температуры, посредством которого осуществляется термокомпенсация и вывод значения температуры на дисплей.




Рис. 7. Датчик POLILYTE Plus ARC 120

Почему POLILYTE Plus ARC 120 для измерения pH?

·        Выгода для пользователя.

·        Концепция ARC обеспечивает возможность непрерывного мониторинга качества датчика;

·        Генерируется предупредительный сигнал, если требуется замена датчика.

·        Калибровочный стандарт Hamilton распознается автоматически.

·        Превосходная чувствительность и стабильность базовой линии.

·        Датчик отличается очень малым дрейфом;

·        Неизменно точные измерения.

·        Датчик предварительно сконфигурирован, откалиброван и настроен;

·        Очень простая процедура замены.

·        Очень простая процедура переоснащения.

·        Предлагаются различные высокопрецизионные калибровочные стандарты.

·        Пользователь может выбирать стандарты показателя pH 4, 7 и 10.

·        Калибровочные растворы считаются промышленными стандартами в отношении их точности и срока годности.

Система AquaMaster – это компактная свободно конфигурируемая система, позволяющая в одной точке измерять до 7 основных параметров воды. Это своего года рода маленький химический цех, заменяющий, анализаторы мутности, цветности, растворенного кислорода, проводимости, редокс потенциала, pH и температуры пробы, размещенный в пространстве, обычно занимаемом однопараметровым анализатором. Система укомплектована единым контроллером и своей собственной трубопроводной обвязкой для разводки и подготовки пробы, которую достаточно просто подключить к пробоотборной линии или отводу из магистрального трубопровода. Измерительный потенциал системы включает все уникальные разработки компании в области измерения мутности и цветности, а также удобный в обслуживании блок электрохимических измерений. Вы можее сконфигурировать систему под ваши задачи, выбрать требующийся на данный момент набор измеряемых параметров и в дальнейшем его изменять или дополнять.

Сделав выбор в пользу данной системы, вы оборудуете «химический цех» в любом месте процесса подготовки воды, что позволит съэкономить трудовые и финансовые затраты на проектирование, приобретение и обслуживание.



Автоматический непрерывный мониторинг ПРОВОДИМОСТИ в исходной воде в поверхностных и подземных водоисточниках.


Рис. 1. Поверхностный водоисточник.

Природная вода (сырая вода) поступает на водоочистную станцию из разных источников: грунтовые воды, реки, озера, скважины. Следовательно, эта вода может содержать и содержит различные загрязнения. Это и твердые частицы (мутность), растворенные органические углеродные соединения, гуминовые кислоты, патогенные микробы, загрязняющие микроорганизмы или следовые количества железа или марганца – все они могут содержаться в различных сочетаниях.

На входе в водоочистную станцию помимо мутности и цветности контролируют еще ряд интегральных показателей исходной воды для получения более полной информации о ее качестве и пригодности для данного процесса очистки, среди которых есть проводимость.

Электрическая проводимость представляет собой  интегральный параметр, характеризующий наличие свободных зарядов в воде (ионов), обусловливающих способность воды проводить электрический ток, причем без привязки к их химической природе. Она определяется в мкСм/см или в мСм/см. Растворенные ионы (анионы и катионы диссоциированных в воде кислот, щелочей и солей) имеют разный химический состав и строение.

В Европейском Союзе определены следующие пороговые значения для питьевой воды: 2790 мкСм/см при 25ºC или 2500 мкСм/см при 20ºC. Питьевая вода хорошего качества обладает проводимостью 200 – 800 мкСм/см. В России требования аналогичные.

Способы измерения проводимости

Существует два принципиально различных метода измерения проводимости: кондуктивное и индуктивное измерение. Кондуктивный метод используется, как правило, для измерения проводимости воды и жидкостей ниже ~ 20 мСм/см.

Рис. 2. Кондуктивная схема измерения проводимости.

При кондуктивном измерении (рис. 2) в состав проточной ячейки входят два открытых электрода, на которые подается напряжение. Измеряемая жидкость напрямую контактирует с электродами. Применяемое напряжение генерирует ток, величина которого зависит от сопротивления жидкости. Поскольку на проводимость значительно влияет температура, в датчик встроен термочувствительный элемент для соответствующей компенсации.

Практическая значимость измерения проводимости.

Рис. 3. Индуктивная схема измерения проводимости.

На рынке можно приобрести 2-полюсные датчики (как показано выше) и 4-полюсные датчики. Хотя 2-полюсные датчики дешевле, однако, более подвержены влиянию загрязнений, а 4-полюсные (рис. 3 и 4) позволяют получать более точные значения в широком диапазоне измерения, кроме того, загрязнение датчика в меньшей степени влияет на измерение.










Рис. 4. 4-х полюсный датчик
проводимости Hamilton.

В случае неочищенной воды значение измерения проводимости используется в качестве параметра для определения дальнейших этапов обработки. Высокие значения проводимости свидетельствует о загрязнении воды, если только такие значения не обусловлены геологическими причинами. При очистке воды желательно знать это значение, чтобы не превышать предварительно определенные процессом очистки пределы.



Надежное решение, не имеющее аналогов в мире


Рис. 5. AquaMaster –
мультипараметрическая
система.

Так как на ряду с проводимостью необходимо контролировать сразу несколько показателей искодной воды, о которых было сказано ранее, то компания SIGRIST PHOTOMETER разработала универсальное свободно конфигурируемое решение, которое будет незаменимым измерительным инструментом для всех стадий водоподготовки на крупных и малых предприятиях водоподготовки.

Система AquaMaster (рисунок 5) – это новое слово в измерительных системах, объединяющая электрохимические и оптические измерения воды в одном компактном модуле.

Система полностью укомплектована трубопроводной и электрической обвязкой для объединения элктрохимической и фотометрической частей. Система полностью готова к установке на линию подачи пробы – «Подключай и измеряй».

Важным преимуществом данного решения является тот факт, что система является свободно конфигурируемой. Т.е. система растет вместе с ростом ваших потребностей в измеряемых в потоке показателях.












Рис. 6. Проточная ячейка
AquaMaster

Мультипараметрическая проточная ячейка системы AquaMaster (рисунок 6) укомплектована независимыми датчиками (от 1 до 4) - pH, проводимости, растворенного кислорода, окислительно-восстановительного потенцияла (ОВП). Каждый датчик легко и быстрои извлекатется, обслуживается и калибруется.

Для измерения проводимости в ячейке используется надежный и хорошо зарекомендававший себя 4-х полюсный датчик CONDUCELL 4USF ARC 120 линейки ARC (рисунок 7) производства «Hamilton» - производителя электрохимических датчиков с мировым именем. Оцифровка данных осуществляется уже в самом датчике. Кроме того, есть встроенный датчик температуры, посредством которого осуществляется термокомпенсация и вывод значения температуры на дисплей.

Почему CONDUCELL 4USF ARC 120 для измерения проводимости?


Рис. 7. Датчик CONDUCELL
4USF ARC 120

·    Выгода для пользователя.

·    Концепция ARC обеспечивает возможность непрерывного мониторинга качества датчика;

·    Генерируется предупредительный сигнал, если требуется замена датчика.

·    Калибровочный стандарт Hamilton распознается автоматически.

·    Превосходная чувствительность и стабильность базовой линии.

·    Датчик отличается очень малым дрейфом;

·    Неизменно точные измерения.

·    Датчик предварительно сконфигурирован, откалиброван и настроен;

·    Очень простая процедура замены.

·    Очень простая процедура переоснащения.

·    Предлагаются различные высокопрецизионные калибровочные стандарты.

·    Калибровочные растворы считаются промышленными стандартами в отношении их точности и срока годности.

Система AquaMaster – это компактная свободно конфигурируемая система, позволяющая в одной точке измерять до 7 основных параметров воды. Это своего года рода маленький химический цех, заменяющий, анализаторы мутности, цветности, растворенного кислорода, проводимости, редокс потенциала, pH и температуры пробы, размещенный в пространстве, обычно занимаемом однопараметровым анализатором. Система укомплектована единым контроллером и своей собственной трубопроводной обвязкой для разводки и подготовки пробы, которую достаточно просто подключить к пробоотборной линии или отводу из магистрального трубопровода. Измерительный потенциал системы включает все уникальные разработки компании в области измерения мутности и цветности, а также удобный в обслуживании блок электрохимических измерений. Вы можее сконфигурировать систему под ваши задачи, выбрать требующийся на данный момент набор измеряемых параметров и в дальнейшем его изменять или дополнять.

Сделав выбор в пользу данной системы, вы оборудуете «химический цех» в любом месте процесса подготовки воды, что позволит съэкономить трудовые и финансовые затраты на проектирование, приобретение и обслуживание.



Автоматический непрерывный мониторинг Окислительно-Восстановительного Потенциала (ОВП) или редокс-потенциала в исходной воде в поверхностных и подземных водоисточниках, а также в очищенной воде.


Рис. 1. Грунтовая вода в скважине.

Природная вода (сырая вода) поступает на водоочистную станцию из разных источников: грунтовые воды, реки, озера, скважины. Следовательно, эта вода может содержать и содержит различные загрязнения. Это и твердые частицы (мутность), растворенные органические углеродные соединения, гуминовые кислоты, патогенные микробы, загрязняющие микроорганизмы или следовые количества железа или марганца – все они могут содержаться в различных сочетаниях.

На входе в водоочистную станцию помимо мутности и цветности контролируют еще ряд интегральных показателей исходной воды для получения более полной информации о ее качестве и пригодности для данного процесса очистки, среди которых есть окислительно-восстановительный потенциал (ОВП).

Одними из основных процессов, обеспечивающими жизнедеятельность любого организма, являются окислительно-восстановительные реакции, т.е. реакции, связанные с передачей или присоединением электронов.

Окислительно-восстановительный потенциал – мера химической активности элементов или их соединений в обратимых химических процессах, которые связаны с изменением зарядов ионов в растворах. ОВП также известен под названием редокс - потенциал, (от английского Reduction/Oxidation), обозначается латинскими буквами Eh и имеет размерность милливольт (мВ). Он может быть отрицательным или положительным и представляет собой суммарный параметр, который не позволяет проводить селективное определение конкретных окислителей или восстановителей.

Во время окислительных или восстановительных реакций изменяется электрический потенциал окисляемого или восстанавливаемого вещества: одно вещество, отдавая свои электроны и заряжаясь положительно, окисляется, другое, приобретая электроны и заряжаясь отрицательно, - восстанавливается. Разность электрических потенциалов между ними и есть окислительно-восстановительный потенциал (ОВП).

В организме человека энергия, выделяемая в ходе окислительно-восстановительных реакций, расходуется на поддержание гомеостаза (относительное динамическое постоянство состава и свойств внутренней среды и устойчивость основных физиологических функций организма) и регенерацию клеток организма, т.е. на обеспечение процессов жизнедеятельности организма.

Богатая кислородом среда всегда обладает высоким ОВП. Тогда как низкий ОВП означает недостаток кислорода и повышенное содержание органических веществ (которые расходуют кислород).

Если ОВП падает ниже приблизительно –180 мВ (при pH 7,5), наступает «разрушение» водной массы. Такая вода, как правило, отличается высоким относительным содержанием соединений азота – и/или фосфора. Также этот потенциал необходимо учитывать при определении стабильности железа в воде.

В Европейском Союзе и Российской Федерации пороговые значения для ОВП питьевой воды не определены. Однако его значение является важной характеристикой качества воды и ее происхождения.

Водопроводная вода обладает редокс-потенциалом приблизительно +500 мВ, насыщенная кислородом вода в горной реке – приблизительно +300 мВ, родниковая вода имеет потенциал +150 мВ. В некоторых глубоких зонах Земной коры ОВП может достигать значений - 600 мВ (сероводородные горячие воды) и + 1200 мВ (перегретые воды современного вулканизма).

Подземные воды по ОВП можно классифицировать следующим образом:

ОВП больше + (100 - 1150) мВ – окислительная среда; в воде присутствует растворенный кислород и металлы в высших стабильных степенях окисления;

ОВП от – 0 до + 100 мВ – переходная окислительно-восстановительная среда, характеризуется неустойчивым геохимическим режимом и переменным содержанием кислорода и cероводорода, а также слабым окислением и слабым восстановлением разных металлов;

ОВП меньше 0 – восстановительная среда; в воде присутствуют сероводород и металлы в низших стабильных степенях окисления.

Способы измерения редокс-потенциала (ОВП)


Рис. 2. Принцип измерения ОВП.

В состав датчика входит электрод сравнения и металлический электрод (называемый также измерительным электродом)(см. рис. 2). Этот металлический электрод изготавливается из золота или платины.

Способность растворенных ионов объединяться с электронами или высвобождать электроны определяет потенциал металлического электрода и, следовательно, электрическое напряжение всей измерительной цепи.

Электрод сравнения Hamilton изготовлен из серебра/хлорида серебра (Ag/AgCl), металлический электрод – из платины. Все измеряемые значения напряжения соотносятся с электродом сравнения.

Значение редокс-потенциала зависит от температуры и показателя pH. Для оценки редокс-потенциала обычно должны быть известны два дополнительных параметра.

Практическая значимость измерения редокс-потенциала.

В водоочистных станциях редокс-потенциал используется для мониторинга этапов очистки, таких как озонирование, удаление марганца и нитратов или дезинфекция.

Надежное решение, не имеющее аналогов в мире


Рис. 3. AquaMaster –
мультипараметрическая
система.

Так как на ряду с ОВП необходимо контролировать сразу несколько показателей искодной воды, о которых было сказано ранее, то компания SIGRIST PHOTOMETER разработала универсальное свободно конфигурируемое решение, которое будет незаменимым измерительным инструментом для всех стадий водоподготовки на крупных и малых предприятиях водоподготовки.

Система AquaMaster (рисунок 3) – это новое слово в измерительных системах, объединяющая электрохимические и оптические измерения воды в одном компактном модуле.

Система полностью укомплектована трубопроводной и электрической обвязкой для объединения элктрохимической и фотометрической частей. Система полностью готова к установке на линию подачи пробы – «Подключай и измеряй».





Важным преимуществом данного решения является тот факт, что система является свободно конфигурируемой. Т.е. система растет вместе с ростом ваших потребностей в измеряемых в потоке показателях.


Рис. 4. Проточная ячейка
AquaMaster

Мультипараметрическая проточная ячейка системы AquaMaster (рисунок 4) укомплектована независимыми датчиками (от 1 до 4) - pH, проводимости, растворенного кислорода, окислительно-восстановительного потенцияла (ОВП). Каждый датчик легко и быстрои извлекатется, обслуживается и калибруется.

Для измерения ОВП в ячейке используется надежный и хорошо зарекомендававший датчик  POLILYTE PLUS ORP ARC 120 линейки ARC (рисунок 4) производства «Hamilton» - производителя электрохимических датчиков с мировым именем. Оцифровка данных осуществляется уже в самом датчике. Кроме того, есть встроенный датчик температуры, посредством которого осуществляется термокомпенсация и вывод значения температуры на дисплей.

Почему POLILYTE PLUS ORP ARC 120 для измерения ОВП?


Рис. 5. Датчик POLILYTE
PLUS ORP ARC 120

·    Выгода для пользователя.

·    Концепция ARC обеспечивает возможность непрерывного мониторинга качества датчика;

·    Генерируется предупредительный сигнал, если требуется замена датчика.

·    Калибровочный стандарт Hamilton распознается автоматически.

·    Превосходная чувствительность и стабильность базовой линии.

·    Датчик отличается очень малым дрейфом;

·    Неизменно точные измерения.

·    Датчик предварительно сконфигурирован, откалиброван и настроен;

·    Очень простая процедура замены.

·    Очень простая процедура переоснащения.

·    Предлагаются различные высокопрецизионные калибровочные стандарты.

·    Калибровочные растворы считаются промышленными стандартами в отношении их точности и срока годности.

Система AquaMaster – это компактная свободно конфигурируемая система, позволяющая в одной точке измерять до 7 основных параметров воды. Это своего года рода маленький химический цех, заменяющий, анализаторы мутности, цветности, растворенного кислорода, проводимости, редокс потенциала, pH и температуры пробы, размещенный в пространстве, обычно занимаемом однопараметровым анализатором. Система укомплектована единым контроллером и своей собственной трубопроводной обвязкой для разводки и подготовки пробы, которую достаточно просто подключить к пробоотборной линии или отводу из магистрального трубопровода. Измерительный потенциал системы включает все уникальные разработки компании в области измерения мутности и цветности, а также удобный в обслуживании блок электрохимических измерений. Вы можее сконфигурировать систему под ваши задачи, выбрать требующийся на данный момент набор измеряемых параметров и в дальнейшем его изменять или дополнять.

Сделав выбор в пользу данной системы, вы оборудуете «химический цех» в любом месте процесса подготовки воды, что позволит съэкономить трудовые и финансовые затраты на проектирование, приобретение и обслуживание.

 




Автоматический непрерывный мониторинг Растворенного кислорода (РК или DODissolved Oxigen) в исходной воде в поверхностных и подземных водоисточниках, а также в очищенной воде.

Рис. 1. Родник на горной реке.

Природная вода (сырая вода) поступает на водоочистную станцию из разных источников: грунтовые воды, реки, озера, скважины. Следовательно, эта вода может содержать и содержит различные загрязнения. Это и твердые частицы (мутность), растворенные органические углеродные соединения, гуминовые кислоты, патогенные микробы, загрязняющие микроорганизмы или следовые количества железа или марганца – все они могут содержаться в различных сочетаниях.

На входе в водоочистную станцию помимо мутности и цветности контролируют еще ряд интегральных показателей исходной воды для получения более полной информации о ее качестве и пригодности для данного процесса очистки, среди которых есть растворенный кислород (РК или DO).

Растворенный кислород (DO) является индикатором качества воды. Данный показатель отображает количество свободного кислорода в воде, то есть доступного для любого живого организма. Растворимость кислорода зависит от давления и температуры.

Фактически датчики кислорода измеряют парциальное давление кислорода (Po2). После этого сигнал измерения преобразовывается в значение, которое выводится на экран в мг/л или в ppm O2, при этом учитывается температура и максимальная концентрация насыщенной воды.

В Европейском Союзе определено следующее пороговое значение минимального содержания O2 в питьевой воде: 5 мг/л. В России согласно СанПиН 2.1.5.980-00 его концентрация не должна быть меньше 4 мг/л в поверхностных водоисточниках.

Способы измерения содержания O2.

Существует два принципиально различных метода измерения кислорода:

–          Амперометрическое измерение;

–          Измерение люминесценции (гашение флуоресценции).

Для измерения люминесценции датчик погружается в измеряемую среду. Наконечник покрыт изолирующим слоем и кислородопроницаемым слоем, содержащим люминофор. С внутренней стороны этот слой отделен от оптики подложкой из светопроницаемого прочного материала. Слой с люминофором содержит молекулы, которые под воздействием синего света излучают красный свет (флуоресцирует).

Молекулы кислорода, обратимо взаимодействуют с люминофорным веществом, снижают флуоресценцию (рис. 2). Такое ослабление флуоресценции называется «гашение» и пропорционально по интенсивности и длительности парциальному давлению кислорода.

Рис. 2. Принцип работы флуоресцентного датчика.


Говоря техническим языком, измеряется фазовый сдвиг между возбуждаемым светом и излучаемым светом. Данный фазовый сдвиг пропорционален концентрации O2 в среде и не зависит от амплитуды флуоресцентного света. На основе этого определяется концентрация имеющегося растворенного кислорода в мг/л или ppm.

Содержание кислорода зависит от температуры, поэтому одновременно проводится измерение температуры датчиком Hamilton, результат которого учитывается в расчетах.

Практическая значимость измерения O2

В случае неочищенной воды измеренное значение концентрации растворенного кислорода используется в качестве параметра для определения дальнейших этапов обработки, например аэрации воды.

При очистке воды желательно знать это значение, чтобы не превышать предварительно определенные пределы.

Надежное решение, не имеющее аналогов в мире

Рис. 3. AquaMaster –
мультипараметрическая
система.

Так как на ряду с концентрацией растворенного кислорода (РК) необходимо контролировать сразу несколько показателей искодной воды, о которых было сказано ранее, то компания SIGRIST PHOTOMETER разработала универсальное свободно конфигурируемое решение, которое будет незаменимым измерительным инструментом для всех стадий водоподготовки на крупных и малых предприятиях водоподготовки.

Система AquaMaster (рисунок 3) – это новое слово в измерительных системах, объединяющая электрохимические и оптические измерения воды в одном компактном модуле.

Система полностью укомплектована трубопроводной и электрической обвязкой для объединения элктрохимической и фотометрической частей. Система полностью готова к установке на линию подачи пробы – «Подключай и измеряй».






Важным преимуществом данного решения является тот факт, что система является свободно конфигурируемой. Т.е. система растет вместе с ростом ваших потребностей в измеряемых в потоке показателях.

Рис. 4. Проточная ячейка
AquaMaster

Мультипараметрическая проточная ячейка системы AquaMaster (рисунок 4) укомплектована независимыми датчиками (от 1 до 4) - pH, проводимости, растворенного кислорода, окислительно-восстановительного потенцияла (ОВП). Каждый датчик легко и быстро извлекатется, обслуживается и калибруется.

Для измерения РК в ячейке используется надежный и хорошо зарекомендававший датчик  VISIFERM DO ARC 120 линейки ARC (рисунок 5) производства «Hamilton» - производителя электрохимических датчиков с мировым именем. Оцифровка данных осуществляется уже в самом датчике. Кроме того, есть встроенный датчик температуры, посредством которого осуществляется термокомпенсация и вывод значения температуры на дисплей.

Почему VISIFERM DO ARC 120 для измерения растворенного кислорода?

Рис. 5. Датчик VISIFERM
DO ARC 120

Выгода для пользователя.

Концепция ARC обеспечивает возможность непрерывного мониторинга качества датчика;

·         Генерируется предупредительный сигнал, если требуется замена датчика.

·         Калибровочный стандарт Hamilton распознается автоматически.

·         Превосходная чувствительность и стабильность базовой линии.

·         Датчик отличается очень малым дрейфом;

·         Неизменно точные измерения.

·         Датчик предварительно сконфигурирован, откалиброван и настроен;

·         Очень простая процедура замены.

·         Очень простая процедура переоснащения.

·         Предлагаются различные высокопрецизионные калибровочные стандарты.

·         Калибровочные растворы считаются промышленными стандартами в отношении их точности и срока годности.

Система AquaMaster – это компактная свободно конфигурируемая система, позволяющая в одной точке измерять до 7 основных параметров воды. Это своего года рода маленький химический цех, заменяющий, анализаторы мутности, цветности, растворенного кислорода, проводимости, редокс потенциала, pH и температуры пробы, размещенный в пространстве, обычно занимаемом однопараметровым анализатором. Система укомплектована единым контроллером и своей собственной трубопроводной обвязкой для разводки и подготовки пробы, которую достаточно просто подключить к пробоотборной линии или отводу из магистрального трубопровода. Измерительный потенциал системы включает все уникальные разработки компании в области измерения мутности и цветности, а также удобный в обслуживании блок электрохимических измерений. Вы можее сконфигурировать систему под ваши задачи, выбрать требующийся на данный момент набор измеряемых параметров и в дальнейшем его изменять или дополнять.

Сделав выбор в пользу данной системы, вы оборудуете «химический цех» в любом месте процесса подготовки воды, что позволит съэкономить трудовые и финансовые затраты на проектирование, приобретение и обслуживание.

© 2016 Sigrist.ru - Официальный представитель в России и странах СНГ | Политика конфиденциальности | Пользовательское соглашение