Příklady aplikací

Měření kyslíku na biologických čistírnách odpadních vod

Měření koncentrace kyslíku rozpuštěného ve vodě je využíváno především pro monitorování a řízení aktivačního a nitrifikačního procesu. Vhodná koncentrace kyslíku umožňuje minimalizovat energetickou spotřebu aeračních zařízení a současně zajistit optimální provoz aktivačního (nitrifikačního) a denitrifikačního stupně v neustále se měnících provozních podmínkách. Lze proto efektivně odstraňovat jak organické znečištění tak současně i znečištění dusíkatými látkami při minimální spotřebě elektrické energie, která tvoří jednu z největších nákladových položek při provozu ČOV.

Systémy INSA pro měření koncentrace kyslíku pracuji spolehlivě na stovkách čistíren, jak komunálních, tak také čistíren odpadních vod z potravinářských technologií, koželužen, farmaceutického průmyslu, na ČOV asanačních ústavů (kafilérií) atd. Přístroje jsou prakticky bez výjimky spojeny buď z frekvenčními měniči, nebo s automaty ovládajícími výkon aeračních zařízení stupňovitě. Měřiče mohou řídit frekvenční měniče i přímo, bez dalších zařízení.

Dalším místem technologie ČOV, ve kterém je důležité sledovat koncentraci kyslíku, jsou regenerační nádrže kalového hospodářství. Měření kyslíku je důležité rovněž v dočišťovacích nádržích - rybnících. Měření se v těchto případech provádí při minimální rychlosti pohybu vody, kde obecně mívají některá kyslíková čidla bez přídavného míchání problémy. Čidla CSOT43 mají extrémně malou spotřebu kyslíku, čidla CSOT53 a CSOT63 pak dokonce spotřebu nulovou, takže pracují v těchto případech zcela korektně, i bez přídavného míchání. Nepatrná rychlost proudění rovněž neumožňuje - na rozdíl od aktivačních nádrží ČOV - samočištění čidel. V těchto případech se výborně osvědčily systémy INSA s automatickým čištěním čidel.

Znečišťování čidel je pro nás výzvou

Měření koncentrace kyslíku na ČOV bývá náročné především v těch případech, kdy se na povrchu kyslíkových čidel vytváří sliz. Pro údržbu zařízení by to znamenalo čistit čidla v extrémních případech i jedenkrát denně. Pro tyto případy je ideálním řešením automatické čištění - snímač SPO41MEK. Nepříjemné manuální čištění čidel tím zcela odpadá.

Vlevo: Kyslíkové čidlo bez automatického čištění, umístěné v aktivační nádrži s vodou obsahující slizové mikroorganismy, po 1 týdenním provozu bez čištění.

Vpravo: Kyslíkové čidlo v obdobných podmínkách po 12 měsíčním provozu s automatickým čištěním, bez manuálního zásahu.

Údržba systému pak spočívá pouze v tom, že se měření jednou za cca 6 měsíců jednoduše překalibruje na vzduchu. Rekalibrace se provádí pootočením snímače v upínce, tak aby kyslíkové čidlo bylo na vzduchu, a odstartováním kalibrační procedury stlačením tlačítka. Kalibrace se dále provede již automaticky. Po ukončení kalibrace se snímač pootočí zpět do pracovní polohy a tím je údržba dokončena.

Automatické čištění pochopitelně přináší bezpečnější provoz a pro obsluhu komfort i v těch případech, kdy se na čidle sliz nevytváří a čidlo je více nebo méně čištěno pohybem měřené vody. Mnohde toto samočištění prouděním vody dokonce pro běžný provoz postačuje, i bez nasazení automatického čištění. Systémy s automatickým čištěním se výborně osvědčují také v náročných podmínkách regeneračních nádrží kalového hospodářství, nebo v dočišťovacích nádržích - rybnících. I v těchto případech pracují systémy INSA s automatickým čištěním bez nejmenších problémů.

Měření kyslíku v úpravnách vody

Měření kyslíku je důležité také v úpravnách vody, které zpracovávají povrchovou vodu.

Změny koncentrace kyslíku informují o změně organického zatížení a také mohou signalizovat uvolňování manganu do surové vody.

Koncentrace kyslíku v surové vodě rovněž ovlivňuje provozní režim jednotlivých technologických stupňů úpravny.

Měření kyslíku v rámci monitoringu povrchových vod

Koncentrace kyslíku je významnou informací o znečištění povrchové vody. V čistých povrchových vodách se koncentrace kyslíku pohybuje obvykle mezi 85 % až 95 % nasycení, ale může být v biologicky nebo chemicky kontaminovaných vodách podstatně nižší nebo i podstatně vyšší. V průběhu denního cyklu se koncentrace v důsledku změn intenzity fotosyntézy mění. Dynamika změn je výrazně vyšší u silně eutrofizovaných vod.

Měření koncentrace kyslíku je důležitou součástí každé monitorovací stanice. Pro tyto aplikace je rovněž velmi výhodné použít snímače s automatickým čištěním čidel (SPR41ME, případně SPO41ME), které umožňují dlouhodobý bezobslužný provoz stanice.

Měření kyslíku při chovu ryb

Informace o množství kyslíku ve vodě je životně důležitá pro rybářské technologie - odchovny ryb, sádky, rybníky. Koncentrace 3 až 4 mg/l se obvykle považuje za dolní hranici, závisí na citlivosti ryb. Lososovité ryby vyžadují koncentraci kolem 6 mg/l.

Podle charakteru a rozsahu jednotlivých zařízení zde nachází uplatnění celá škála měřičů INSA. Pro operativní měření koncentrace kyslíku v rybnících, sádkách či odchovnách ryb, nebo i pro menší stabilní provozy, se v minulosti výborně osvědčily kapesní měřiče kyslíku MKT44A (na spodním obrázku). Na jejich dlouhou tradici navázal v současnosti dodávaný modernizovaný typ MFD79, dostupný také s moderním optickým čidlem CSOT53. Stačí jednoduše ponořit čidlo do vody, počkat na ustálení hodnoty a odečíst koncentraci na displeji...

Pro větší zařízení je možno s výhodou použít trvale instalované závěsné čidlo CSOT63. Kontinuální měření koncentrace kyslíku v těchto zařízeních však může být relativně obtížné, a to ze dvou důvodů. Jedním důvodem je skutečnost, že povrch separační membrány je velice rychle kontaminován. Druhým důvodem je malá rychlost pohybu měřené vody, která jednak vyžaduje použití čidel s velmi malou spotřebou kyslíku, a také snižuje samočištění čidel prouděním - čidla je mnohde nutné čistit i denně.

V těchto případech se uplatní příznivé vlastnosti čidel INSA - spotřeba kyslíku je velmi malá (čidla CSOT43), nebo dokonce nulová (CSOT53 a CSOT63), takže lze měřit i v prostředí bez pohybu vody. Automatické čištění čidla (snímače SPO41ME, SPR41ME) umožňuje spolehlivou činnost systému i v nejnáročnějších případech, prakticky bez jakékoliv údržby.

Měření kyslíku v potravinářském průmyslu

Kyslík hraje důležitou roli ve všech fermentačních procesech - např. při výrobě piva. V mladině musí být dostatečné množství kyslíku, aby byl proces kvašení optimální. Naopak po ukončení kvašení se musí udržet koncentrace kyslíku co nejnižší.

Zbytková koncentrace kyslíku rozhoduje o trvanlivosti vyrobeného nápoje. Pro dosažení dlouhé doby skladování musí být koncentrace maximálně několik desetin mg/l.

Měření pH v úpravnách vody

Hodnota pH je základním fyzikálně chemickým parametrem, sledovaným v průběhu celého procesu výroby pitné vody.

Hodnota pH surové vody vstupující do úpravárenské technologie je důležitá především v případě, kdy jde o povrchovou vodu, jejíž vlastnosti se významně mění v závislosti na řadě faktorů. Má-li být měření spolehlivé, správné a bez nároků na častou pravidelnou obsluhu, je nutné pro měření použít snímače s automatickým čištěním.

Při odstraňování železa a manganu alkalizací je řízení hodnoty pH naprosto nezbytné, přitom především při vyšších koncentracích manganu je kontinuální měření značně obtížné. Pro tuto aplikaci je použití snímačů s automatickým čištěním (SPO41ME, SPR41ME) prakticky nutností. Díky automatickému čištění a kvalitním pH elektrodám mohou přístroje INSA i v případě extrémně vysokých hodnot manganu pracovat bez obsluhy po dobu minimálně jednoho měsíce s požadovanou přesnosti (pH ± 0,1). Lze také využít vestavěného PID regulátoru, který dokáže bez dalšího řídícího systému udržovat hodnotu pH i v náročnějších případech (např. kde je ovládán šnekový dávkovač vápenného hydrátu).

Pro řízení koagulačních a flokulačních procesů je rovněž nutné udržovat optimální hodnotu pH. Vzhledem k tomu, že voda po nadávkování flokulantu obsahuje množství vloček, které se usazují na povrchu pH elektrody, je vhodné i zde měřit pomocí snímačů s automatickým čištěním čidel.

Ve většině úpraven vody je hodnota pH v průběhu výroby upravována na potřebnou úroveň přidáním vápenného mléka. Pro efektivní řízení dávky je kontinuální měření pH nezbytností, nicméně bez efektivního automatického čištění čidel je takové měření často téměř nemožné.

Důležité je rovněž měření pH upravené vody na výstupu z úpravny, neboť hodnota pH určuje vliv vody na rozvody vody (koroze, vodní kámen).

Měření pH na biologických čistírnách odpadních vod

Vzhledem k tomu, že optimální chod biologických procesů probíhá pouze v úzce vymezeném pásmu hodnot pH, je i toto měření na vstupu ČOV velice důležité - především tam, kde nelze vyloučit extrémní hodnoty pH, které by mohly čistící proces úplně zlikvidovat.

Měření pH na vstupu ČOV je poměrně obtížné, protože voda může obsahovat značné množství tuku a tam, kde nejsou kvalitní česle, také různé vláknité látky. Optimálním řešením je v těchto případech snímač SPO41K s kulovým krytem, který čidlo chrání proti zanesení vláknitými substancemi, zajistí optimální proudění vody kolem čidla, a samozřejmě také chrání čidlo před poškozením.

Alternativním řešením může být použití závěsného snímače SHI63 s integrovaným vstupním blokem, v kombinaci s upínkou MUT14. Toto řešení je cenově i prostorově úspornější, může se však ukázat jako méně komfortní při pozdější údržbě.

Znečišťování čidel je pro nás výzvou

Jedním z hlavních problémů při aplikaci čidel pH je kontaminace měrné i referentní elektrody, která způsobuje změny jejich vlastností, vyvolává nutnost častých zásahů obsluhy (někdy i v intervalu několika hodin) a v některých případech prakticky znemožňuje měření. Je to například měření pH při dávkování vápenného mléka, pokud reakce vápenného mléka s vodou není ještě úplně ukončena, při měření vody s obsahem agresivního železa, ale také např. na chemicky nebo biologicky silně zatížených povrchových tocích.

Problémy tohoto druhu přinášejí především neutralizační a srážecí procesy. Pokud se neutralizace provádí vápenným mlékem, pak zpravidla dochází k rychlému zanášení čidla vápennými inkrusty, které způsobují zkreslení měřené hodnoty. Hodnota pH se takto může odchýlit od skutečné hodnoty i o celou jednu jednotku pH v průběhu pouhých několika hodin. Pro zajištění korektního měření se pak čidlo musí pracně čistit i několikrát denně.

Společnost INSA nabízí pro takové případy automatické mechanické čištění čidel (snímače SPO41ME, SPR41ME). Tento způsob čištění se ukázal jako velice účinný a provozně nenáročný, výhodnější než jiné způsoby čištění. Systém, který byl prověřen praxí v desítkách různých aplikací, pracuje spolehlivě i při nízkých teplotách, při chemickém i biologickém znečištění vody. Systém je jednoduchý a spolehlivý, nepotřebuje žádné přídavné chemikálie. Pracuje spolehlivě např. při dávkování vápenného mléka, nebo při měření vody s agresivním železem.

Na obrázku: Měření hodnoty pH při alkalizaci vody vápenným mlékem, stav čidla po čtyřměsíčním provozu bez manuálního čištění.

Řízení fermentačních procesů

Pro optimální průběh fermentačního procesu a dosažení maximální výtěžnosti je nutno zajistit optimální hodnotu pH. Spojitý PID regulátor vestavěný v měřiči pH dokáže i bez dalších řídících systémů spolehlivě řídit dávkovací čerpadla, tak aby hodnota pH byla vždy optimální.

Pro tyto aplikace lze s výhodou použít vícekanálové konfigurace, kdy jediný přístroj vybavený více regulátory může současně řídit až čtyři fermentory.

Výhodný je zde také režim externí kalibrace, který v podobných případech značně usnadňuje kalibrační postup.

Měření pH při chovu ryb

Hodnota pH je významným faktorem také při chovu ryb. Především lososovité ryby jsou na pH velmi citlivé, překročení kritické úrovně způsobuje úhyn ryb a tím i velké ekonomické ztráty.

Zásadním problémem při měření pH, především tam, kde je velká hustota ryb (sádky), je kontaminace povrchu pH čidel. Optimálním řešením je v těchto případech použití snímače s automatickým čištěním (SPO41ME, SPR41ME).

Kde to není možné, například z úsporných či prostorových důvodů, je pro méně náročné případy vhodnou alternativou závěsný snímač SHI63 osazený odpovídajícím čidlem pH.

Měření pH a ORP: Bazény a koupaliště

Přístroje pro měření pH v těchto aplikacích automaticky udržují optimální hodnotu pH, pomocí dávkování louhu nebo kyseliny. Obvykle se souběžně měří a reguluje také koncentrace chloru. Častý je také požadavek na sledování hodnoty ORP.

Pro tyto aplikace je výhodné použití měřiče MFD88 ve vícekanálové konfiguraci. Jediný přístroj pak měří chlor a pH, případně chlor, pH a ORP, podle prostorových možností i z několika měřených míst současně. Může také přímo řídit dávkování i bez použití dalších řídících systémů.

Měření pH v rámci monitoringu povrchových vod

Měření hodnoty pH patří k základním parametrům při monitoringu povrchových vod.

Vzhledem k tomu, že povrchové vody jsou více či méně biologicky oživené, je kontaminace čidel i v těchto případech aktuálním problémem. Biologické nárůsty na pH elektrodě způsobují změnu hodnoty pH často až o 0,5 jednotky. Pokud je denní manuální čištění nežádoucí, je správným řešením automatické čištění čidel. Údržba měření pH se tím redukuje na jednobodovou kalibraci, obvykle v intervalu 4 až 6 týdnů.

Měření ORP na biologických čistírnách odpadních vod

Oxidačně - redukční potenciál (ORP) je veličina, podle které lze usuzovat zda se měřené prostředí nachází v aerobní nebo anaerobní oblasti. U biologických ČOV lze měřením ORP monitorovat a optimalizovat chod denitrifikačních stupňů.

Základním předpokladem pro spolehlivé měření ORP je udržení čistého povrchu měrné kovové elektrody. V mnoha případech toho lze dosáhnout pouze mechanickým čištěním čidla, kde se v praxi výborně osvědčují snímače INSA s automatickým čištěním (SPR41ME, SPO41ME).

Měření ORP v úpravnách vody

Měření ORP se v této oblasti využívá především k řízení preparace pískových filtrů manganistanem. Pro tuto aplikaci je nutno použít snímače s automatickým čištěním (SPR41ME, SPO41ME).

Pomocí měření ORP lze rovněž monitorovat nízké koncentrace (do cca 0,15 mg/l) chloru, chlordioxidu nebo ozonu v čisté vodě.

Měření konduktivity: Bazény a koupaliště

Moderní způsob dezinfekce vody pro bazény používá roztoku soli místo dávkování chloru. Takto upravená voda má vlastnosti podobné mořské vodě a je vhodná především pro osoby citlivé na chlor.

Měření konduktivity se používá při přípravě solného roztoku vhodné koncentrace, který se následně dávkuje do čisté vody na vstupu do bazénu. Pro měření jsou vhodná dvouelektrodová čidla z naší nabídky.

Měření konduktivity v úpravnách vody

Měření konduktivity se používá při přípravě vápenného mléka pro následnou alkalizaci. Měřiče ovládají dávkovací prvky a automaticky zajišťují optimální koncentraci vápenného mléka.

Hodnoty konduktivity se zde pohybují v desítkách mS/cm. Pro měření jsou díky pokročilé technologii měřičů INSA i v tomto případě vhodná dvouelektrodová čidla z naší nabídky, která lze v případě potřeby snadno kombinovat také s automatickým čištěním (snímače SPR41ME, SPO41ME).

Výroba destilované a deionizované vody

Konduktivita je základním parametrem, který určuje kvalitu destilované, redestilované nebo deionizované vody.

Hodnota konduktivity se v těchto případech pohybuje od desetin µS/cm do jednotek µS/cm. Pro měření je vhodné dvouelektrodové čidlo CE11.

Měření konduktivity v rámci monitoringu povrchových vod

Konduktivita patři ke standardním parametrům měřeným v povrchových vodách. V tomto případě je konduktivita informací především o obsahu chloridu sodného.

Pro tuto aplikaci je vhodné použít snímače s automatickým čištěním čidel, které eliminují znečištění elektrod a z toho plynoucí vliv na změřenou hodnotu.

Měření koncentrace chloru v úpravnách vody

Měřiče chloru umožňují kontrolovat a řídit dávkování při dezinfekci upravené pitné vody a zajištění hygienické nezávadnosti vody v rozvodech vody - v potrubí a vodojemech.

Dodávaná membránová čidla řady CSCT43 a CSUT43 vynikají dlouhou životností membrány a odolností proti znečištění. Montují se v těchto aplikacích obvykle do cenově výhodných průtočných bloků PB42V, PB43V.

Měření koncentrace chloru: Bazény a koupaliště

Přístroje automaticky řídí dezinfekční proces, tak aby se dosáhlo požadovaných koncentrací dezinfekčních prostředků ve vodě. Bez automatického dávkování mnohdy nelze potřebné koncentrace dezinfekčních prostředků vůbec udržet v požadovaných mezích. Často se požaduje také souběžné měření hodnot pH a ORP, které lze integrovat do téhož měřiče MFD88 ve vícekanálové konfiguraci.

Dodávaná membránová čidla řady CSCT43 a CSUT43 vynikají dlouhou životností membrány a odolností proti znečištění. Montují se v těchto aplikacích obvykle do cenově výhodných průtočných bloků PB42V, PB43V, případně do průtočných snímačů.

Měření chlordioxidu v úpravnách vody

Měřiče chlordioxidu slouží zejména ke kontrole a řízení dávkování při dezinfekci upravené pitné vody a zajištění hygienické nezávadnosti vody v rozvodech vody - v potrubí a vodojemech.

Dodávaná membránová čidla řady CSDT43 vynikají dlouhou životností membrány a odolností proti znečištění. Montují se v těchto aplikacích obvykle do cenově výhodných průtočných bloků PB42V, PB43V.

Měření ozonu v úpravnách vody

Měřiče ozonu umožňují kontrolovat a řídit dávkování při dezinfekci upravené pitné vody, kontrolovat maximální přípustnou koncentraci ve výstupní vodě a udržovat optimální koncentraci v průběhu předozonizace ve vstupních technologických stupních úpraven vody.

Ozon na rozdíl od chloru odstraňuje nejen bakteriální, ale také virovou infekci. Je rovněž využíván pro likvidaci zápachu, zákalu a zabarvení způsobeného organickým znečištěním vody. Neméně důležité je využití ozonu při odstraňování železa, manganu a dalších kovů při výrobě pitné vody. Stejný význam má aplikace ozonu také i při likvidací ekologických zátěží.

Dodávaná membránová čidla řady CSZT43 vynikají dlouhou životností membrány a odolností proti znečištění. Montují se v těchto aplikacích obvykle do cenově výhodných průtočných bloků PB42V, PB43V. Problémy s měřením ozonu ovšem mohou nastat za přítomnosti manganu i v minimálních koncentracích. V takových případech se osvědčilo nasazení průtočného snímače s automatickým čištěním (SPR41ME).

Měření ozonu: Bazény a koupaliště

Měřiče řídí dezinfekční proces, tak aby se dosáhlo požadovaných koncentrací ozonu ve vodě na vstupu do bazénu. Bez automatického dávkování prakticky nelze koncentrace dezinfekčních prostředků udržet v požadovaných mezích.

Úprava bazénové vody aplikací ozonu je velmi účinnou, a také ekologicky čistou metodou. Odstraňuje všechny mikroorganismy včetně virů, snižuje koncentraci řady dalších nebezpečných látek a omezuje i zákal vody.

Dodávaná membránová čidla řady CSZT43 vynikají dlouhou životností membrány a odolností proti znečištění. Montují se v těchto aplikacích obvykle do cenově výhodných průtočných bloků PB42V, PB43V, případně do průtočných snímačů.

Iontově selektivní měření v provozních podmínkách

Iontově selektivní elektrody zahrnují širokou škálu různých měření, a neméně široká je i škála jejich aplikací v praxi. Jde o moderní analytická čidla pro potenciometrické stanovení nejrůznějších iontových analytů za použití různých metod vyhodnocování, používaná v analytických laboratořích, v zemědělství, potravinářském průmyslu, biochemii, farmacii, medicíně, pro ekologická měření povrchových, spodních, pitných a odpadních vod a jiných vzorků, v tribodiagnostice, při analýze trhavin a pyrotechnických složí, pro aplikace ve výzkumných laboratořích, a mnohá další použití.

S postupujícím vývojem tato čidla stále více pronikají i do provozních podmínek v průmyslu, třebaže jejich použití v této oblasti má stále své limity. Jde o relativně náročná a citlivá čidla, jejichž nasazení v průmyslu je třeba v každém jednotlivém případě pečlivě zvážit. V některých aplikacích (na obrázku elektroda pro měření amonia) může být nutné použít snímače s automatickým mechanickým čištěním čidel (SPO41ME, SPR41ME).