Analisi dell'olio in acqua: monitoraggio in fiumi e pozzi

Introduzione

In questo articolo si esaminerà come l'analizzatore d'olio in acqua è stato utilizzato da diverse aziende per la gestione delle risorse idriche nel Regno Unito. In particolare si mostrerà come lo strumento è stato utilizzato per monitorare le fuoriuscite e gli eventi di contaminazione che incidono sull'acqua di fonte e in che modo tale rilevazione è stata utile per le aziende interessate.

Si esamineranno anche alcuni grafici che mostrano che tipo di risposta ci si può aspettare dall'analizzatore durante diversi tipi di eventi e si discuteranno anche alcune delle misure che gli impianti di potabilizzazione possono mettere in campo. Infine, si visualizzeranno alcuni dettagli relativi a queste applicazioni.

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Caso di studio n. 1
Protezione di un punto di captazione da una perdita di cherosene

Il punto di presa d'acqua oggetto di questo caso di studio è un punto di captazione che alimenta un impianto di potabilizzazione a 300 m di distanza.

La captazione è situata in una zona rurale con problemi legati ad alti livelli di ammoniaca dovuti al deflusso delle acque superficiali (fertilizzanti e bestiame). L'acqua ha livelli di torbidità molto variabili, dipendenti dalla pioggia. Anche la temperatura ambiente e i livelli di flusso variano ampiamente a causa della conformazione geografica.

Il fiume si trova in una valle estremamente ripida e una strada molto trafficata corre parallela al fiume, questo significa che la probabilità di incidenti automobilistici e conseguente inquinamento è relativamente elevata.

Inoltre, la mancanza di una rete di distribuzione del gas significa che numerose fattorie e case utilizzano e immagazzinano cherosene per il riscaldamento, nonché gasolio per veicoli agricoli. La contaminazione ambientale da queste fonti è frequente e di solito non viene segnalata alle autorità.

Il punto di captazione è anche vulnerabile a causa dello scarico illegale di prodotti a base di petrolio.

Sfortunatamente, l'approvvigionamento di acqua da questo punto è fondamentale per l'azienda dell'acqua locale sia a causa della geografia dell'area sia a causa della mancanza di una fonte di approvvigionamento alternativa nel caso in cui gli impianti di trattamento siano interessati da un evento di contaminazione.

Per questo motivo l'impianto di potabilizzazione ha scelto d'installare l'analizzatore d'olio in acqua della Multisensor Systems nel 2013 per proteggere e monitorare il punto di captazione.

Precedentemente la stessa azienda aveva utilizzato con successo gli analizzatori della Multisensor come parte della risposta ad una grave fuoriuscita di cherosene che aveva minacciato la falda acquifera altrove nella regione.

L'analizzatore di olio in acqua della Multisensor è stato scelto poichè non è condizionato dalla torbidità dell'acqua del fiume, a differenza dei sistemi che si basano su misure ottiche che sono intrinsecamente sensibili alla torbidità e producono falsi allarmi .

Alcuni mesi dopo l'installazione l'analizzatore ha rilevato un evento di contaminazione che è risultato nella chiusura temporanea della captazione per proteggere l'impianto. Questo evento di contaminazione, causato da una fuoriuscita di cherosene per riscaldamento, si è protratto nel tempo.

Dal grafico è possibile osservare l'aumento della concentrazione, fino al punto in cui le pompe sono state spente per evitare danni all'impianto. Una volta superato l'incidente le pompe sono state riaccese ed il funzionamento dell'impianto è ripreso normalmente.

L'installazione dello strumento è stata effettuata senza intoppi e l'integrazione con il sistema SCADA del cliente tramite la connessione 4-20 mA non ha presentato problemi.

L'unica sfida riscontrata su questa installazione era stata, inizialmente, la pulizia dell'alimentazione al serbatoio di campionamento, che richiedeva una pulizia mensile. Questo fu risolto aumentando la pressione dell'alimentazione al serbatoio di campionamento, rimuovendo i componenti ausiliari ridondanti e aggiornando le procedure interne per includere il processo di pulizia.

Lo strumento ha continuato a funzionare senza interruzione dall'evento e la successiva ripresa del normale servizio programmato.

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Caso di studio n. 2
Monitoraggio in un pozzo

Il pozzo di captazione si trova in un'area urbana nel sud dell'Inghilterra e fornisce acqua alla popolazione locale.

Il pozzo attraversa strati di terreno che contengono un elevato contenuto di ferro e questo risulta in un livello di alta torbidità dell'acqua in entrata impianto. Inoltre, vi è un reale problema di contaminazione da fuoriuscite di idrocarburi in particolare da parte di un rivenditore locale di carburanti.

Per questi motivi l'ubicazione è stata scelta a seguito di un'analisi dei siti a rischio elevato e, su questo sito, è stato espressamente richiesto il monitoraggio in linea dei VOC.

L'analizzatore d'olio in acqua MS1200 è stato particolarmente efficace in questa applicazione grazie alla tecnica di misurazione senza contatto ed al fatto di non essere influenzato dalle caratteristiche dell'acqua come la torbidità.

Inizialmente infatti era stato utilizzato uno strumento a fluorescenza/UV per il monitoraggio della contaminazione. Tuttavia, divenne presto chiaro che questo tipo di sistema non poteva far fronte all'alto contenuto di ferro dell'acqua che causava il deposito di ossido di ferro sui componenti ottici, portando al malfunzionamento dello strumento nel giro di pochi giorni.

L'impianto aveva ripetutamente riavviato/ricalibrato lo strumento, solo per ritrovarsi dopo qualche settimana con lo stesso problema.

Ad inizio 2015 il sistema a fluorescenza UV fu abbandonato a favore dell'analizzatore MS1200. L'MS1200 fu installato, messo in servizio e testato con acqua contenente diverse concentrazioni di diesel fino a 20 ppm. Questi primi test furono superati con successo.

Dall'installazione dell'MS1200 sul sito ad oggi lo strumento non è mai andato fuori servizio.

L'analizzatore di olio in acqua della Multisensor è stato scelto poichè non è condizionato dalla torbidità dell'acqua. Questo lo differenzia fortemente dai sistemi ottici che sono intrinsecamente suscettibili a letture errate e malfunzionamenti legati alla torbidità dell'acqua. L'uso della tecnologia "e-nose" da parte della Multisensor rende gli analizzatori immuni alla torbidità ed altamente affidabili.

L'MS1200 rileva in genere livelli di 1-30 ppb e viene utilizzato per controllare la pompa in modo che nel caso di livelli elevati di COV nell'acqua le pompe possano essere automaticamente disattivate. L'MS1200 ha funzionato senza problemi per più di un anno, richiedendo solo una manutenzione ogni sei mesi. L'azienda dell'acqua ha anche iniziato a implementare il MS1200 in altre località, sia in ambito di acque sotterranee che superficiali.

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Caso di studio n. 3
Protezione di un punto di captazione dal fiume

Questa captazione si trova nelle Midlands orientali, alimenta un impianto di trattamento che si trova a 1 km di distanza ed è autorizzata ad estrarre 60 M litri all'anno.

Il fiume presenta elevati livelli di torbidità che dipendono dalla variabilità delle precipitazioni.

Il fiume viene utilizzato dal imbarcazioni leggere da diporto ed è attraversato da strade. È anche vulnerabile allo scarico abusivo di prodotti petroliferi.

L'azienda dell'acqua locale, dopo analisi approfondite, ha installato due analizzatori d'olio in acqua della Multisensor Systems nel 2011. Questo fu l'aggiornamento di una installazione precedente, fornita anch’essa da Multisensor.

Nel fiume si sono verificati alcuni eventi di contaminazione significativi con livelli di idrocarburi registrati fino a 5 ppm.

Il problema principale in questa applicazione è la pulizia del serbatoio di campionamento che deve essere pulito una volta al mese. Nel grafico si mostra un evento di contaminazione del 2016. Si può osservare come vi sia un picco chiaro nei livelli di VOC in acqua.

L'evento non è stato cosi pronunciato da attivare la chiusura automatica dell’impianto, ma dimostra la sensibilità dell'apparecchiatura a qualsiasi evento, compresi gli eventi a breve termine e con livelli di VOC non al di sopra della soglia di massimo allarme.

Cosa fare in caso di allarme?

Come è stato illustrato nei casi di studio precedenti, una volta che un analizzatore è installato e messo in servizio, prima o poi rilevarà un evento di contaminazione. Come dovrebbe agire un impianto nel momento che si rileva un evento di contaminazione? Di seguito si indicano alcune delle azioni che si potrebbero effettuare.

  1. Proteggere l'impianto di trattamento delle acque
    Il primo passo sarà ovviamente quello di chiudere automaticamente la captazione dell’acqua e impedire all'acqua contaminata di raggiungere l'impianto di trattamento. Questo di solito viene fatto fermando le pompe di estrazione dell'acqua e/o deviando l'acqua contaminata in un serbatoio di ritenzione o nel fiume se non sono disponibili altre opzioni
  2. Indagare sull'evento
    Il secondo passo è di solito avviare tempestivamente un'indagine per determinare la fonte dell'evento di inquinamento (a volte è un incidente involontario, a volte può essere un atto doloso). È necessaria un'azione rapida per identificare potenziali colpevoli come uno scarico abusivo da parte di aziende o da privati​​
  3. Operazioni di pulizia
    Nel caso di una fuoriuscita sostanziale che potrebbe coinvolgere, ad esempio, una falda acquifera, le operazioni di bonifica potrebbero comportare scavi nel terreno contaminato, l'installazione di alcune barriere sotterranee (sotto forma di un muro) e così via
  4. Valutazione del rischio
    Una volta che l'emergenza è stata affrontata ed emerge un quadro completo, è il momento di fare una valutazione del rischio e definire la probabilità che un evento simile si ripeta nella stessa area o in altre aree di interesse per l'approvvigionamento idrico
  5. Gestione e riduzione dei rischi
    Infine, è possibile adottare una serie di misure per ridurre il rischio (zone di esclusione, aree controllate) e gestire il rischio, ad esempio aggiungendo ulteriori punti di monitoraggio a monte e / o a valle

Dato che le aziende dell'acqua operano in un ambiente in continua evoluzione, la valutazione del rischio dovrebbe essere un processo reiterativo e parte di un programma di miglioramento continuo.

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Risultati imprevisti con un analizzatore d'olio in acqua

I clienti che installano un analizzatore d'olio in acqua partono dal presupposto di estrarre l'acqua da un corpo idrico relativamente pulito che deve essere protetto da eventi di inquinamento inattesi. Tuttavia, la nostra esperienza su centinaia di siti mostra che, sebbene nella maggior parte dei casi ciò sia vero, ci sono alcuni casi in cui era già presente un livello relativamente alto di contaminazione di fondo di cui il cliente non era a conoscenza.

Questo di solito accade quando la contaminazione è dovuta a composti insoliti che non vengono rilevati durante le analisi di routine: infatti i test di routine cercano di solito un numero di VOC ampiamente utilizzati come benzene, toluene, xilene totale, tricloroetilene etc. con costi che solitamente si aggirano sulle diverse centinaia di euro. D'altra parte, se si vuole conoscere tutto ciò che è presente nell'acqua, è necessario eseguire un'analisi chimica completa, che richiede più tempo e, soprattutto, è molto più costosa (€1000 - €2000).

Conclusioni

Il nostro analizzatore d'olio in acqua MS1200 è un analizzatore ad ampio spettro, che consente alle compagnie idriche non solo di rilevare eventi di inquinamento e versamenti, ma anche di comprendere meglio i loro punti di captazione dell'acqua.

L'uso del monitoraggio mitiga il rischio e, sebbene non tutti i punti di estrazione siano suscettibili di versamenti, molti lo sono e i costi di un tale evento sono decisamente elevati.

L'uso di questa tecnologia congiuntamente alle procedure di valutazione del rischio e ai piani di gestione del rischio, può aiutare le aziende idriche a proteggere le loro riserve idriche ed evitare problemi dovuti a interruzione dell'approvvigionamento, contaminazione delle risorse, sanzioni finanziarie e danni all’immagine della compagnia idrica.

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