I misuratori in linea di ossigeno disciolto sono strumenti fondamentali per il controllo dell'ossigeno disponibile nelle vasche di aerazione o nelle fosse di ossidazione. Prima di addentrarsi in questo approfondimento è importante enfatizzare che:

• quasi il 50% del costo di gestione di un impianto di trattamento delle acque reflue è associato al costo dell'elettricità utilizzata per far funzionare gli aeratori ed i compressori nelle vasche di aerazione;
• il costo di acquisto di molti analizzatori e misuratori di ossigeno disciolto è inferiore al 10% del costo totale di proprietà calcolato su un periodo di 10 anni;
• un analizzatore di ossigeno disciolto a basso costo che fornisce letture anche leggermente errate (anche con un errore di 0.1 ppm) potrebbe, in pochi mesi, generare costi di elettricità così elevati da superare il costo di acquisto e di installazione dello stesso strumento.

Una versione più completa del contenuto presente in questa pagina è disponibile nella nota tecnica in PDF: "Misura dell’ossigeno disciolto nelle vasche di aerazione".

Metodi di misurazione: principio galvanico e principio ottico

Inizialmente la misurazione dell'ossigeno disciolto nelle acque reflue era effettuata attraverso celle elettrochimiche che necessitavano di elettrodi sacrificali, di elettrolita, di membrane e di una calibrazione frequente. Sebbene esistano ancora alcune aziende che sostengono l'utilizzo di questa tecnologia, a partire dagli anni '90, la misurazione ottica in linea ed in continuo ha iniziato a sostituire la tecnologia galvanica.

La stragrande maggioranza dei sistemi per la misura dell’ossigeno disciolto in linea (anche noti come ossimetri) utilizzati oggi, si basa su tecnologia ottica.

L'importanza del controllo degli aeratori e dei compressori

I batteri all’interno delle vasche di ossidazione necessitano di livelli di ossigeno disciolto sufficienti per sopravvivere e per mantenere un metabolismo attivo.

Se i compressori ed i soffianti immettono troppo ossigeno, si spreca energia elettrica e si promuove la crescita biologica a livelli indesiderati all’interno del processo. D’altro canto, se non vi è abbastanza ossigeno disciolto, i batteri potrebbero morire con il conseguente arresto del processo e costi elevati per l’operatore (sostituzione dei fanghi attivi).

Caratteristiche essenziali in un analizzatore di ossigeno disciolto

Affidabilità, robustezza e riproducibilità della misurazione sono probabilmente i tre fattori più importanti di cui un depuratore ha bisogno per ottimizzare il trattamento dei fanghi attivi, ossia controllare l’ossigeno disciolto nelle vasche di aerazione in maniera precisa e accurata.

Tipicamente un processo di aerazione avrà varie vasche con più di un sensore di ossigeno disciolto. Se questi misuratori di ossigeno disciolto riportano livelli molto diversi l’uno dall’altro, diventa difficile per un impianto sapere come gestire il controllo del processo.

Una delle limitazioni della tecnologia ottica è il graduale abbassamento della lettura nel corso del tempo, quindi è fondamentale che un sensore di ossigeno disciolto sia affidabile, robusto e riproducibile in maniera tale da offrire letture coerenti nel tempo ed eliminare/ridurre le preoccupazioni dell’operatore.

Resistenza all'abrasione

Il luminoforo del sensore di ossigeno disciolto utilizzato dalla Pi è probabilmente uno dei più robusti esistenti al mondo. Il luminoforo è il disco collocato sulla punta del sensore ed utilizzato per rilevare la quantità di ossigeno presente nell’acqua. Ovviamente, essendo utilizzato in acque reflue e di processo, dev'essere in grado di sopportare l’ambiente aggressivo in cui funziona.

Di seguito è riportato un grafico che mostra prima quanto a lungo funziona il sensore quando è sottoposto ad un processo di SABBIATURA (ovviamente a fini sperimentali) e dopo viene comparato ad altri due sensori di fornitori leader a livello mondiale. I risultati sono sconcertanti: il sensore della Pi dura più di 20 volte di più.

Sistema di pulizia automatica

Gli addetti alla manutenzione dei sensori di ossigeno disciolto sono abituati ad effettuarne la pulizia con frequenza settimanale. In un impianto di grosse dimensioni, questo significa un grande spreco di tempo e di risorse umane soprattutto quando esistono soluzioni di pulizia automatica dei sensori.

Il sistema OxySense può essere dotato di un cappuccio di pulizia automatica che, utilizzando un getto d'aria compressa, mantiene il luminoforo pulito ed evita incrostazioni e crescita biologica.

Sistema di autoverifica

La procedura tradizionale prevede che un operatore estragga il sensore dalla vasca di aerazione e osservi la risposta del sensore esposto all’aria. Una volta estratto dalla vasca e terminata la verifica, dunque, l’operatore provvede a pulire e, se necessario, ricalibrare il sensore.

Data la natura delle acque reflue ed il tempo che questa operazione comporta sarebbe desiderabile effettuare questa verifica in maniera automatica e senza la necessità di estrarre il sensore dalla vasca di aerazione. Grazie al sistema di autopulizia è possibile effettuare una verifica automatica del funzionamento del sensore.

Nei depuratori, i livelli di ossigeno disciolto sono mantenuti relativamente bassi per ridurre i consumi elettrici. Quando il sistema di autopulizia genera un getto d’aria sul luminoforo, questo viene esposto ad un ambiente carico di ossigeno e le letture riportate dal sensore aumentano considerevolmente. In questo modo non solo si effettua la pulizia automatica ma si verifica anche che il sensore stia ancora rispondendo correttamente alle concentrazioni di ossigeno disciolto nell’acqua. Di seguito un video di dimostrazione:

Utilizzo del sistema nel lungo periodo

In una recente sperimentazione con un gestore del servizio idrico del Regno Unito, il sistema OxySense è stato installato per 13 mesi insieme al misuratore di ossigeno disciolto (DO) esistente e durante quel periodo il sensore è stato rimosso una volta per la pulizia manuale quando l'alimentazione al sistema automatico è stata inavvertitamente spenta per una settimana. Quella fu l'unica volta in cui il sensore fu rimosso dalla sua posizione nella corsia di aerazione e durante l'intera prova lo strumento era affidabile, robusto e costantemente accurato.

Conclusione

Per maggiori informazioni sul misuratore di ossigeno disciolto in linea visitare le seguenti pagine o contattare un consulente.

• Pagina prodotto - OxySense
• Analizzatore di ossigeno disciolto - OxySense (Scheda prodotto)
• Analizzatore multiparametrico avanzato - CRIUS^® (Scheda prodotto)
• Analizzatore multiparametrico base - CRONOS^® (Scheda prodotto)
• OxySense (Presentazione PPT)
• Risultati di uno studio sul campo sui sensori di ossigeno disciolto (Articolo)
• Misura dell’ossigeno disciolto nelle vasche di aerazione (Nota tecnica)
• Sistema AirFlush (Scheda prodotto)
• Sistemi di pulizia automatica dei sensori per l’analisi in linea (Nota tecnica)