Urządzenie do pomiaru tlenu w zbiornikach

SPRAWOZDANIE Z EKSPLOATACJI
TECHNIKA POMIARÓW CIĄGŁYCH
LDO
Zdjęcie:
Waterschap
Brabantse Delta
Urządzenie do pomiaru tlenu
w zbiornikach napowietrzających
Sonda LDO firmy HACH LANGE przez okres 9 tygodni była poddawana
➔ testom w oczyszczalni ścieków, które miały na celu bezpośrednie porów-
nanie jej ze zwykłą sondą O2. Sonda LDO wykazała się ➔ dokładnością i prostotą ➔ obsługi. Stan sondy wskazywał na niewielki ➔ fouling. W zbiorniku
napowietrzającym A oczyszczalni ścieków Nieuwveer tradycyjna sonda do
pomiaru tlenu dostarczała danych do regulacji stężenia O2. Przy wysokim
stopniu zabrudzenia membrany urządzenie ➔ czyszczące zapewniało działanie
sondy, usuwając z membrany osady przy użyciu kwasu solnego. Czy możliwe
jest uniknięcie stosowania kwasu solnego przy pomiarze stężenia tlenu? Aby
odpowiedzieć na to pytanie, przeprowadzono test porównawczy.
Autor
Jaap van Liebergen,
Waterschap Brabantse Delta,
Holandia
Organizacja Brabantse-Delta
jest odpowiedzialna za stan wód
powierzchniowych w holenderskim
regionie Westbrabant. Odpowiada
ona za kontrolę jakości wód i zarządza 18 oczyszczalniami ścieków.
Inżynier procesu Jaap van Liebergen przeprowadził badania w celu
porównania sondy LDO z konwencjonalną sondą O2, podczas pracy w
utrudnionych warunkach.
LDO_TLEN
Test: Znalezienie odpowiedniego urządzenia do pomiaru tlenu w zbiorniku A
Pożądany wynik:
Rezygnacja z użycia kwasu solnego
Dziewięciotygodniowy program testowy dla dwóch sond O2
Fotodioda
LED
Dioda referencyjna LED
Wzbudzenie
Emitowane czermateriału niebie- wone światło
skim światłem
Proces pomiarowy LDO
www.hach-lange.pl
Przedstawienie problemu
W zbiorniku A (pierwszy etap z dużym
obciążeniem) oczyszczalni ścieków Nieuwveer do regulacji zawartości tlenu jest
stosowane konwencjonalne urządzenie
do pomiaru tlenu. Urządzenie pomiarowe funkcjonuje bez zarzutu. Jest ono
wyposażone w urządzenie czyszczące
dla utrzymania membrany w czystości
oraz zapewnienia prawidłowej pracy.
Do czyszczenia stosuje się kwas solny.
Pożądane byłoby urządzenie do pomiaru tlenu pracujące bez stosowania kwasu solnego. Dlatego zdecydowano przetestować inne urządzenie do pomiaru
tlenu. Jest nim urządzenie do pomiaru
tlenu w technologii LDO firmy HACH
LANGE.
LDO – sposób działania
Stężenie tlenu jest zasadniczo oznaczane za pomocą pomiaru emisji światła.
Światło niebieskie o dużej energii zostaje
skierowane na powierzchnię sondy,
która jest pokryta materiałem luminescencyjnym. Elektrony materiału luminescencyjnego przechodzą na wyższy
poziom energetyczny i emitują czerwone
światło podczas powrotu na energetyczny poziom wyjściowy. Światło to jest
rejestrowane przez fotodiodę.
Cząsteczki tlenu w roztworze w
zetknięciu z materiałem luminescencyjnym przejmują energię od wzbudzonych
elektronów, powodując spadek intensywności światła emitowanego przez
materiał luminescencyjny. W materiale
luminescencyjnym powstają dodatkowo
drgania. W ten sposób skraca się czas,
w którym elektrony wracają do stanu
wyjściowego. Zmiana ta jest mierzona
i korelowana ze stężeniem tlenu w roztworze.
Rozplanowanie próby
Sonda do pomiaru tlenu do zostaje
zamontowana na tej samej głębokości,
na której znajduje się konwencjonalne
urządzenie do pomiaru tlenu, w jego
pobliżu. Sygnały z obydwu urządzeń
pomiarowych są wysyłane do urządzenia rejestrującego i co minutę zapisywane.
Program testowy jest następujący:
1. Pomiary kontrolne są wykonywane
dwa razy w tygodniu (zawsze w
poniedziałki i czwartki).
2. Pomiary kontrolne są wykonywane
za pomocą urządzenia do pomiarów
polowych na tej samej głębokości
i w tym samym miejscu, w którym
znajduje się zamontowane na stałe
urządzenie do pomiaru tlenu.
Urządzenie do pomiarów polowych
jest kalibrowane przed każdym użyciem.
3. Wskazywane wartości wszystkich
urządzeń do pomiaru tlenu są zapisywane podczas pomiarów kontrolnych. Obok wartości tlenu zapisywane są również wartości temperatury.
4. W trakcie przeprowadzania pomiarów kontrolnych w urządzeniu rejestrującym zapisywany jest również
czas.
5. Wyniki są zapisywane w protokole.
6. Urządzenia do pomiaru tlenu są
czyszczone dopiero wtedy, jeżeli
pomiary kontrolne wykazują różnicę
powyżej 1 mg/l.
Próba trwa dziewięć tygodni. Pierwszy
tydzień po zainstalowaniu jest traktowany jako tydzień testowy. Pomiary zostają
przeprowadzone i zapisane.
Próba trwała od 10 listopada 2003
do 12 stycznia 2004.
Porównanie sond O2
Zapisane dane zostały wydrukowane
i porównane. Próba udowodniła, że
urządzenia pomiarowe wykazują podobne zmiany wartości pomiarowych w
czasie. Przykład kształtu krzywej pomiarowej uzyskanej na obu urządzeniach
przedstawiono na ilustracji 1.
Znaczne różnice można stwierdzić
jedynie sporadycznie. Są one spowodowane ręcznym usuwaniem osadów
zanieczyszczeń z istniejących urządzeń
pomiarowych. Odzwierciedla to charakterystyczny peak na wykresie (patrz
ilustracja 2).
Wyniki pomiarów polowych pokazano w tabeli 1.
Na ilustracji 3 zestawiono pomiary
dwóch pracujących w sposób nieprzerwany urządzeń w porównaniu z pomiarami polowymi.
Współczynniki regresji urządzeń do
pomiaru tlenu wynoszą w konwencjonalnym i alternatywnym urządzeniu pomiarowym 0,63 oraz 0,93. Współczynnik
R2 w przypadku konwencjonalnego
urządzenia pomiarowego jest przeciętny,
w przypadku alternatywnego urządzenia
pomiarowego dobry.
O2 [mg/l]
8
7
6
5
4
3
2
1
0
25-12-03 26-12-03 26-12-03 26-12-03 26-12-03 27-12-03 27-12-03 27-12-03 27-12-03 28-12-03 28-12-03 28-12-03 28-12-03 29-12-03 29-12-03 29-12-03
18:00
0:00
6:00
12:00
18:00
0:00
6:00
12:00
18:00
0:00
6:00
12:00
18:00
0:00
6:00
12:00
Niebieski = konwencjonalne urządzenie do pomiaru O2
Czerwony = alternatywne urządzenie do pomiaru O2 LDO
Data
Ilustracja 1: Krzywa pomiaru O2 konwencjonalnego urządzenia i LDO
O2 [mg/l]
10
9
8
Czyszczenie urządzenia do pomiaru O2
7
6
5
4
3
2
1
0
17-11-03 09:00
Konserwacja
Konwencjonalne urządzenie pomiarowe
podczas przeprowadzania próby było
regularnie czyszczone, w celu usunięcia
osadów zanieczyszczeń. Aktywny był
również układ czyszczący z użyciem
kwasu. Alternatywne urządzenie pomiarowe było regularnie sprawdzane pod
kątem zabrudzeń. Nie stwierdzono jednak negatywnego wpływu spowodowanego zanieczyszczeniami. Na komorze
pomiarowej utworzył się wprawdzie
tłusty osad, nie wpłynęło to jednak na
wartości pomiarów.
17-11-03 10:00
17-11-03 11:00
17-11-03 12:00
17-11-03 13:00
17-11-03 14:00
17-11-03 15:00
17-11-03 16:00
17-11-03 17:00
17-11-03 18:00
Data
Niebieski = konwencjonalne urządzenie do pomiaru O2
Czerwony = alternatywne urządzenie do pomiaru O2 LDO
Ilustracja 2: Czyszczenie konwencjonalnego urządzenia do pomiaru tlenu
Pomiar ciągły
4
y=0,798x+0,5077
R2=0,9318
3,5
3
2,5
y=0,4629x+0,9982
R2=0,6312
2
1,5
1
0,5
0
0
0,5
1
1,5
2
Niebieski = konwencjonalne urządzenie do pomiaru O2
Czerwony = alternatywne urządzenie do pomiaru O2 LDO
Ilustracja 3: Wykres regresji
2,5
3
3,5
4
Pomiar polowy
LDO_TLEN
Analiza wyników pomiaru
Data
Lis 12, 2003
Lis 14, 2003
Lis 17, 2003
Lis 21, 2003
Lis 25, 2003
Lis 28, 2003
Gru 01, 2003
Gru 09, 2003
Gru 12, 2003
Gru 15, 2003
Gru 18, 2003
Gru 23, 2003
Gru 29, 2003
Sty 02, 2004
Sty 06, 2004
Sty 12, 2004
Godzina Urządzenie
do pomiarów
polowych
O2 [mg/l]
13,49
5,4
14,06
11,32
13,37
11,23
13,15
14,09
13,53
10,54
13,21
14,19
10,52
11,17
11,42
15,27
12,52
2,39
2,4
0,28
1,6
0,7
1,8
0,81
2,22
3,39
2,4
1,46
1,81
2,58
1,62
2,64
Konwencjonalne
urządzenie do
pomiaru O2
O2 [mg/l] Różnica
1,3
2,43
2,52
1,24
1,8
1
2,24
1,42
2,09
2,72
1,86
1,81
1,5
2,06
1,71
1,58
-0,04
-0,12
-0,96
-0,2
-0,3
-0,44
-0,61
0,13
0,67
0,54
-0,35
0,31
0,52
-0,09
1,06
Alternatywne
urządzenie do
pomiaru O2
O2 [mg/l] Różnica
0,9
2,31
2,43
1,05
1,9
0,82
2,21
0,9
2,15
3,27
2,26
1,7
1,92
2,44
1,81
2,87
Uwagi
Uszkodzone
urządzenie
do pomiarów
polowych
0,08 Zastępcze
urządzenie
do pomiarów
polowych
-0,03
-0,77
-0,3
-0,12
-0,41
-0,09 Nieistotny
0,07
0,12
0,14
-0,24
-0,11
0,14
-0,19
-0,23
Usługi HACH LANGE
Pomoc techniczna w terenie.
Optymalizacja procesu
z przyczepą HACH LANGE.
www.hach-lange.pl
aktualne informacje.
Niezawodny serwis.
Tabela 1: Wyniki pomiarów polowych w porównaniu z pomiarami ciągłymi
Stała informacja dla klienta.
Zalecana wymiana
Polecamy wymianę istniejącego urządzenia pomiarowego na urządzenie
do pomiaru tlenu firmy HACH LANGE.
Czujnik LDO wymaga co dwa lata
wymiany osłony czujnika urządzenia
do pomiaru tlenu firmy HACH LANGE.
Koszty wynoszą około 400 zł (łącznie
z VAT).
DOC043.60.00419.Dec06
Znacząca różnica
Próba wykazała, że urządzenie pomiarowe HACH LANGE zapenia wiarygodne
wyniki i pracuje bez zakłóceń. Kontrastuje to wyraźnie z konwencjonalnym
urządzeniem pomiarowym, na którego
powierzchni odkładały się zanieczyszczenia. Osad ten wpłynął negatywnie na
wyniki pomiarów (patrz ilustracja 3).