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27 de Marzo del 2019
NOTA DE APLICACIÓN: MEDIDA DE TURBIDEZ DEL AGUA POTABLE EN USA
Nueva tecnología de medición de turbidez del agua – Experiencia en USA
Figura 1: Esquemas del sistema de medición de turbidez de 360⁰ X 90⁰
La cantidad de materia insoluble presente en el agua potable es un indicador de calidad esencial. Limo, arena, bacterias, esporas y químicos. Todos los precipitados contribuyen a la turbidez del agua. El agua potable (DW) que es altamente turbia puede ser desagradable e insegura. El consumo de incluso bajas concentraciones de ciertas bacterias u otros microorganismos puede causar graves efectos en la salud.
En consecuencia, una medición precisa y sensible de la turbidez es vital para garantizar que el agua potable esté libre de estos contaminantes.
Las organizaciones de salud y seguridad públicas en todo el mundo han reconocido la importancia de medir la calidad del agua potable a través de la turbidez. La EPA de los EE. UU. requiere monitoreo de turbidez para todas las aguas de consumo producidas. La Directiva de la UE sobre agua potable, identifica la turbidez como uno de los varios parámetros de monitoreo fijos que deben medirse para toda el agua destinada al consumo humano. La OMS recomienda controlar la turbidez con frecuencia y en múltiples puntos a lo largo del proceso de tratamiento.
Si bien los límites regulatorios varían a través de las fronteras nacionales, existe un acuerdo generalizado de que el monitoreo confiable de turbidez es un componente esencial del agua potable en producción.
Al igual que con cualquier procedimiento analítico, la turbidez debe medirse de una manera rápida y precisa. Ambas características de Instrumentación analítica, están especialmente diseñadas para el proceso de análisis y son importantes. Las operaciones de agua potable buscan rápida respuesta de su instrumentación y quieren tener confianza en resultados para poder reaccionar ante posibles filtros. La nueva tecnología de medición de turbidez ha sido desarrollada por Hach® que aborda específicamente estos características. Desde estos dos puntos de vista la nueva tecnología proporciona beneficios sin precedentes que no miden una sola reflexión del haz de luz a 90⁰, pero recoge un matriz de resultados a 90 ° alrededor de la celda de muestra, como representado en la Figura 1.
Recolectar la luz reflejada a 90⁰ en el círculo completo (360⁰ x 90⁰) permite una relación señal / ruido (S / N) significativamente mayor, que sienta las bases para una mejor precisión y precisión de la medición de turbidez, especialmente en el extremo bajo del rango.
Las especificaciones generales definidas para la nueva instrumentación de turbidez de proceso basada en las tecnologías patentadas de 360⁰ x 90⁰ son:
Resumido y presentado en la Tabla 1 a continuación.
Además, esta tecnología utiliza un frasco de muestra mucho más pequeño y, por lo tanto, permite una disminución significativa del tiempo de detección de eventos como lo fue determinado durante una ronda de pruebas en varias instalaciones de DW que emplean filtración por membrana o convencional. Estos estudios fueron realizados con un conjunto de los turbidímetros FT660 sc más nuevos y el nuevo TU5400 sc para evaluar el rendimiento del Instrumento construidos con la nueva tecnología contra un conocido nefelómetro láser.
Figura 2: un gráfico representativo y cálculos con un promedio de tres picos consecutivos para ilustrar la respuesta de dos turbidímetros que miden el efluente del filtro convencional antes y después de añadir el estándar Formazina.
Los datos presentados en la Figura 2 ilustran el rendimiento de los turbidímetros de proceso construidos en tecnologías existentes y nuevas y permiten comparar el tiempo que toman estos instrumentos para detectar un pico de turbidez. Esta configuración de prueba asegura que una cantidad extremadamente precisa de la norma Formazina se agrega a la corriente de muestra de efluente del filtro real.
Los instrumentos probados midieron la misma muestra. Con un caudal muy controlado para eliminar las conocidas incertidumbres, el registro de datos se estableció en 5 segundos de intervalos para cada analizador probado. La única diferencia en la adquisición de datos fue en señal promediada; sin embargo, fue fácilmente mitigada por funciones de MS Excel disponibles para proporcionar un igual comparación. Una señal post-factum promediada para las Lecturas del TU5400 no revelaron diferencia significativa en su tiempo de respuesta.
Los estudios realizados en varias instalaciones de DW convencionales y de filtración por membrana incluyeron un aumento de tres niveles: ~ 1.5 mNTU, ~ 100 mNTU, y ~ 500 mNTU con controles estrictos sobre todas las condiciones de prueba potencialmente interferentes. Estos estudios involucraron cientos de tales Experimentos de adición estándar en cada nivel de espiga. Los resultados del estudio de filtración de membrana mostraron el tiempo para alcanzar el 90% de la espiga.
La concentración (T90) para el TU5400 fue ~ 26 veces más rápida (en el nivel de pico más bajo) que para el turbidímetro láser existente. La gráfica en la Figura 2 representa una prueba de adición estándar de nivel superior que forma parte de un estudio de tres niveles a escala completa realizado en dos Plantas convencionales de filtración DW (US).Como se desprende de los resultados (Figura 2, tabla), el tiempo para alcanzar el 95% de la concentración del pico.
Otro aspecto importante de las expectativas del cliente es la comparación entre los resultados de laboratorio y de instrumentación de procesos. Esto es una parte importante de la operación diaria de las instalaciones de DW y puede causar mucho dolor a los operadores y la administración debido a la actual EPA de los EE. UU.
Requisitos- Para ilustrar brevemente las ventajas del nuevo sistema, puede ser suficiente decir que tanto el nuevo proceso como la turbidez del laboratorio tienen los analizadores que están construidos con sistemas de medición idénticos. Por lo tanto, dada la tecnología 360⁰ x 90⁰ con una luz láser extremadamente estable, la fuente, el mismo diseño de celda proporciona seguridad de que las lecturas entre el laboratorio y el proceso van a coincidir dentro del normal error experimental.
La tecnología de medición idéntica proporciona medios adicionales para solucionar posibles discrepancias y paz.
Para resumir, la nueva tecnología emplea una célula de medición mucho más pequeña, una fuente de luz láser y la técnica de detección de 360⁰ x 90⁰ ha demostrado varios beneficios tangibles sobre la instrumentación existente: tiempo de respuesta significativamente más rápida, mejor precisión y diseñado de acuerdo entre el proceso y las mediciones de laboratorio de la misma muestra. Tales beneficios vienen con una compensación que necesita ser comprendida y tener en cuenta: la posibilidad de una limpieza más frecuente de la celda de medición del analizador de procesos.
Hay opciones y accesorios disponibles para mitigar la compensación, como un módulo de limpieza automatizado. Sin embargo, dado el nuevo diseño, incluso manual la limpieza y calibración del Turbidímetro de proceso (según se requiera) toma mucho menos tiempo para el usuario. Este y otros aspectos de los nuevos.
El desempeño de la instrumentación se evaluó durante un programa de prueba de campo expansivo que abarca cinco países, 18 instalaciones DW, varias condiciones de prueba, y aplicaciones.
Conclusiones
• Las pruebas exhaustivas de la nueva tecnología láser incorporada en los turbidímetros de la serie TU5, con 360⁰ x 90⁰ en la medición con una celda más pequeña, demostró su rendimiento superior en términos de tiempo de respuesta más rápida.
• El mismo diseño del sistema analítico entre el nuevo proceso y los turbidímetros de laboratorio permitieron lograr una concordancia consistente entre las lecturas de la misma muestra.
• Los instrumentos de la serie TU5 demostraron un rendimiento robusto en diversas aplicaciones y condiciones ambientales. No se requirió mantenimiento excesivo, incluso en las condiciones de agua más difíciles.
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