Misura dell'ammoniaca nelle acque reflue grezze

Introduzione

L'azione dei microrganismi sui materiali organici e inorganici complessi porta alla generazione di ammoniaca. Quando l'ammoniaca è presente nell'acqua a livelli sufficientemente alti provoca effetti dannosi sulla vita animale. Per questo motivo l'ammoniaca in un impianto per il trattamento acque reflue viene monitorata e rimossa in diversi punti del processo:

  • Entrata dell'impianto - Aspirazione di acque reflue grezze (utilizzando il MS3500)
  • Nelle vasche di aerazione
  • All'uscita del chiarificatore
  • Allo scarico dell’effluente

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Il problema e l'opportunità

I livelli di ammoniaca all'entrata possono variare molto di giorno in giorno e di ora in ora. Nessuno strumento fino ad oggi è in grado di misurare l'ammoniaca all'entrata dell'impianto di depurazione (subito dopo le griglie) senza un servizio di manutenzione costante o un sistema di filtrazione. Se esistesse uno strumento in grado di misurare i livelli di ammoniaca subito dopo le griglie gli operatori potrebbero:

  • Migliorare la qualità complessiva dell'acqua in uscita
  • Risparmiare sui costi dell'elettricità
  • Ridurre l'utilizzo di reagenti chimici
  • Ottimizzare il proprio processo
  • Identificare eventuali trasgressori seriali

Misura all'entrata: oggi

Il metodo standard odierno per misurare l'ammoniaca all'ingresso è:

  1. Effettuare un campionamento una volta ogni settimana / mese
  2. Inviare il campione al laboratorio
  3. Attendere il risultato
  4. Ipotizzare per sicurezza che i livelli di concentrazione ammoniaca saranno più alti
  5. Sovradimensionare conseguentemente il processo di nitrificazione con uno spreco di energia / reagenti chimici.

Misurazione dell'ammoniaca: i problemi

  • I sistemi ottici soffrono a causa dello sporcamento e della crescita biologica
  • Se un sistema utilizza metodi di filtrazione, sarà necessario sostituire i filtri su base giornaliera
  • Se un sistema utilizza metodi di pulizia automatica con aria / acqua compressa, avrà bisogno di una fonte d'aria/acqua pulita
  • Alti livelli di torbidità influenzeranno alcuni metodi di misura
  • NESSUN sistema è stato progettato specificamente per questa applicazione

Misura dell'ammoniaca: la soluzione

L' analizzatore di ammoniaca MS3500è l'unico strumento sul mercato che è stato specificamente progettato per misurare e monitorare la concentrazione di ammoniaca all'entrata dell'impianto. L'MS3500 utilizza una tecnica di misurazione senza contatto basata sulla Legge di Henry, che rileva i gas dello spazio di testa o le sostanze volatili nel serbatoio di campionamento dello strumento.

L'acqua da analizzar viene fatta passare attraverso un serbatoio di campionamento come mostrato di seguito. Viene aggiunto dell'idrossido di sodio (NaOH) per aumentare il pH delle acque reflue, convertendo tutti gli ioni NH4+ in ammoniaca. In base alla Legge di Henry la concentrazione di gas nello spazio di testa è proporzionale alla concentrazione della sostanza nell'acqua. L'ammoniaca e le altre sostanze volatili presenti nelle acque reflue passeranno in fase gassosa nello spazio di testa al di sopra delle acque reflue dove saranno intrappolate. Ciò continuerà fino al raggiungimento dell'equilibrio.

A questo punto un campione di gas nello spazio di testa viene passato attraverso i rilevatori nella testa del sensore MS3500 che sono sensibili all'ammoniaca nello spazio di testa ma ignorano gli altri contaminanti. La risposta dei sensori viene quindi analizzata dallo strumento e viene generato un valore di concentrazione in fase gas e da questo, sulla base della relazione tra le due espressa nella Legge di Henry, viene ricavata la concentrazione in acqua.

Caso di studio - Monitoraggio dell'ammoniaca all'entrata di uno dei depuratori principali di Londra

Questo impianto di depurazione a Londra serve una popolazione equivalente di oltre 1 milione di persone. Il test su questo impianto è durato tre mesi, con campionamenti di test per 24 ore con una frequenza di una volta all'ora effettuati a intervalli programmati. È stata dimostrata un'ottima correlazione tra l'MS3500 ed i risultati di laboratorio. Dopo diversi mesi di test il cliente si è convinto dell’affidabilità della soluzione e della correlazione dei risultati con quelli del proprio laboratorio. Verranno utilizzate tre macchine modello MS3500 per monitorare le due entrate del depuratore ed aiutare l'impianto a:

  • Migliorare il controllo dei processi
  • Ridurre i costi energetici
  • Determinare con precisione il profilo di ammoniaca in entrata