Un’ampia varietà di fattori può influenzare la qualità dell’acqua potabile durante il trattamento, dalle caratteristiche dell’acqua di fonte a fattori quali i prodotti chimici utilizzati per trattarla e la progettazione dell’impianto di trattamento stesso. Julian Edwards, Product Manager per l’analisi continua dell’acqua per ABB Measurement & Analytics nel Regno Unito, spiega l’importanza di selezionare le apparecchiature di misurazione e analisi adeguate per le applicazioni di trattamento dell’acqua potabile.
Una casa media nel Regno Unito utilizza 140 litri di acqua al giorno, 56 litri nel bagno e 31 litri nei WC.1 Questa domanda di acqua è in aumento e si prevede che supererà le scorte del 40% entro il 2030, con anche l’Inghilterra sulla buona strada per la scarsità d’acqua entro 25 anni.
Con lo stress climatico che si aggiunge all’equazione, l’aumento dei consumi farà fronte alla diminuzione dell’offerta, a quel punto semplicemente non avremo abbastanza acqua per soddisfare i nostri bisogni.
Man mano che le normative sulla qualità dell’acqua diventano più rigorose, in aggiunta alla crescente pressione da parte dei clienti per fornire una qualità dell’acqua costante e alla crescente domanda, il settore dell’approvvigionamento idrico è continuamente sfidato a ottimizzare i processi di trattamento dell’acqua, concentrandosi in parte sui regimi di test e su come e come spesso viene analizzata l’acqua.
Tradizionalmente, i test comportavano l’estrazione di campioni per le analisi di laboratorio e l’applicazione dei risultati alle condizioni generali del processo. Un simile approccio può fornire informazioni solo per un particolare insieme di condizioni in un singolo momento nel tempo. Poiché i risultati sono validi solo per il momento in cui è stato condotto il test, l’operatore non è in grado di ottenere dati in tempo reale dal proprio processo. Ciò rende questo metodo inappropriato per la domanda odierna, che ora richiede che l’acqua grezza venga estratta da più fonti e miscelata prima del trattamento.
I sistemi di analisi continua dell’acqua (CWA) rappresentano il modo migliore per soddisfare queste esigenze poiché forniscono informazioni estremamente accurate e aggiornate sulle condizioni.
Che si tratti di misurare la qualità dell’acqua grezza in ingresso da ruscelli, fiumi o fonti come pozzi, o di eseguire un controllo finale prima che l’acqua trattata entri nella rete di distribuzione, un dispositivo online può fornire misurazioni continue e offre numerosi vantaggi rispetto ai metodi puramente manuali. Con i sistemi CWA online, i campioni vengono automaticamente estratti e analizzati a intervalli regolari senza la necessità di una raccolta manuale dei campioni lunga e potenzialmente imprecisa.
Un’istantanea in tempo reale delle condizioni del processo esistenti consente inoltre agli operatori di agire immediatamente in caso di problemi.
Con l’ulteriore vantaggio degli strumenti digitali, i sistemi CWA offrono dati di misurazione affidabili, sono più semplici da utilizzare e mantenere e forniscono comunicazioni flessibili. Combinati con una manutenzione predittiva digitale avanzata, possono aiutare a mantenere la qualità dell’acqua potabile garantendo al tempo stesso che le apparecchiature analitiche e quindi i processi rimangano quasi costantemente online.
Questi sistemi contribuiscono a migliorare la qualità dell’acqua trattata, ad aumentare l’efficienza del processo e a ridurre l’uso di prodotti chimici ed energia, oltre a ridurre i costi di manutenzione e del personale.
Pensa locale
Varie condizioni e legislazioni locali e stagionali giocheranno un ruolo nelle apparecchiature e negli analizzatori scelti per il sistema.
La prima fase è procurarsi l’acqua. Nel Regno Unito, l’acqua superficiale rappresenta il 72% del consumo idrico, mentre il restante 28% proviene da fonti sotterranee.
La fonte dell’acqua è importante quando si costruisce il sistema CWA, poiché la sua geologia e geografia, la vegetazione nell’area e le attività umane determinano i contaminanti iniziali. Le fonti di pianura possono essere contaminate da pesticidi e materia organica, mentre le fonti d’acqua degli altipiani o dei pozzi possono contenere quantità significative di minerali come ferro e manganese. Quando entrano nel sistema di distribuzione, questi minerali possono causare una scarsa qualità estetica dell’acqua o depositi sulle superfici delle tubazioni. Essendo minerali solubili, devono prima essere convertiti chimicamente in una forma insolubile che può essere facilmente filtrata.
Per questo motivo, esistono numerosi parametri che devono essere misurati o considerati nella fase di assunzione dell’acqua nel processo di trattamento dell’acqua. Alcuni di essi dipendono dal livello di altri parametri, influenzando la composizione del sistema CWA che li monitora.
L’ammoniaca può avere effetti sulla salute degli animali e delle persone. La sua tossicità dipende dal valore del pH dell’acqua e dalla temperatura. In generale, più alto è il valore del pH, maggiore è la percentuale di ammoniaca ionizzata, che aumenta l’effetto tossico – l’aumento della temperatura aumenta anche la percentuale di NH4+.
La conduttività è un’altra misura utilizzata nell’acqua potabile come indicazione della sua purezza. Il livello degli ioni disciolti può modificare la conduttività dell’acqua. In generale, maggiore è il livello di contaminante, maggiore è la conduttività. Misurata in microSiemens per centimetro o µS/cm, la tipica acqua potabile sarà compresa tra 200 e 1000 µs/cm.
La conduttività dipende anche dalla temperatura dell’acqua: all’aumentare della temperatura, aumenta la conduttività. Questo è il motivo per cui è meglio effettuare la misurazione della conducibilità di una fonte d’acqua in situ, poiché prelevare un piccolo campione modificherà la temperatura e quindi il valore di conducibilità. Un’elevata conduttività dell’ordine da 1 a 10 µS/cm potrebbe essere un indicatore che la fonte d’acqua è stata influenzata da processi industriali.
Nel suo stato naturale e pretrattato, tutta l’acqua contiene particelle che dovranno essere rimosse prima di poter essere considerata completamente sicura da bere. L’aspetto visivo di quest’acqua può variare a seconda della sua qualità e della quantità delle particelle in sospensione.
Un campione è torbido quando le particelle presenti nell’acqua lo rendono torbido e difficile da vedere dopo una certa distanza. I livelli di torbidità vengono misurati utilizzando un torbidimetro, che utilizza un raggio luminoso e un rilevatore di luce. I misuratori di torbidità sono ampiamente utilizzati nel ciclo di trattamento dell’acqua, spaziando dalla misurazione dell’acqua di fonte in ingresso, al controllo dell’efficacia delle fasi di coagulazione e filtrazione, al monitoraggio dell’effluente finale prima della distribuzione, garantendo che l’acqua sia sicura da bere e priva di sostanze potenzialmente pericolose. microrganismi dannosi.
I nitrati, che sono un altro parametro chiave nell’acqua potabile, si trovano sia nelle acque sotterranee che in quelle superficiali, solitamente provenienti dal deflusso agricolo o dai rifiuti industriali. Se presente nell’acqua potabile oltre una certa soglia, può essere fatale, soprattutto per i neonati. I nitrati vengono più comunemente misurati utilizzando la spettrofotometria ultravioletta (UV). I nitrati assorbono la luce UV a particolari lunghezze d’onda, fornendo un modo rapido per determinare il contenuto di nitrati e garantendo che possano essere intraprese le corrette azioni di mitigazione per abbassarne la concentrazione.
Costruire il sistema giusto
La valutazione continua e il dosaggio in tempo reale degli ingressi d’acqua sono stati la base di un sistema progettato da ABB per l’utilizzo in impianti di trattamento dell’acqua potabile. Il sistema ha sostituito un sistema automatico di dosaggio coagulante obsoleto che stava giungendo al termine della sua vita utile. Il cliente desiderava inoltre un controllo e una strumentazione migliorati per ridurre l’OPEX riducendo le esigenze di dosaggio e gli sforzi di manutenzione.
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Nelle fasi iniziali della progettazione, l’azienda ha valutato potenziali sistemi sostitutivi e ha incontrato altri servizi idrici per confrontare i prodotti e condividere le migliori pratiche.
Dopo una prima ricerca, l’azienda idrica non ha trovato sul mercato alcuna soluzione prontamente disponibile che soddisfacesse tutte le sue esigenze. Per soddisfare le proprie esigenze, ABB doveva sviluppare un sistema di misurazione e controllo continuo, combinando sostanze organiche UV (DOC) ad alto e basso range, analizzatori di colore surrogato, torbidità e pH con un controller/registratore RVG200.
Il sistema calcola la quantità di coagulante che consentirà un’efficace rimozione delle particelle attraverso la sedimentazione e la filtrazione. Utilizzando i dati in tempo reale provenienti dagli analizzatori, l’RVG200 regola il livello di dosaggio del coagulante. Ciò fornisce i valori per la dose effettiva richiesta (mg/l) e la velocità di dosaggio (ml/min), utilizzati per garantire che il coagulante tenga conto delle fluttuazioni stagionali nell’acqua non depurata o dei cambiamenti fisici nel processo.
Il controllo feedback regola la dose di coagulante mantenendo il colore dell’acqua chiarificata all’interno di una banda target impostata. Ciò aiuta a eliminare possibili inefficienze del processo e garantisce che venga raggiunto e mantenuto un trattamento efficace nelle fasi successive del trattamento, come la filtrazione/disinfezione.
Il sistema può essere regolato per gestire eventuali variazioni a monte, mentre l’utilizzo di una connessione Ethernet consente il monitoraggio remoto delle condizioni.
Dopo un anno di attività, l’azienda idrica utilizza il 12% in meno di coagulante, ha ridotto la manutenzione di oltre la metà e dispone di un controllo affidabile in linea con i cambiamenti della qualità dell’acqua non depurata.
Con gli strumenti giusti per il lavoro giusto e un sistema di controllo appropriato, la misurazione continua della qualità dell’acqua può contribuire notevolmente a soddisfare i requisiti dei regolatori mantenendo sotto controllo i costi di trattamento dell’acqua potabile.
Riferimenti
[1] https://www.bbc.co.uk/news/uk-47620228