Cos’è il Monitoraggio della portata di Ozono per i sistemi di trattamento dell’acqua.

Molti impianti municipali di trattamento dell’acqua utilizzano Sistemi di Trattamento ad Ozono per produrre acqua pulita per utenti residenziali e industriali.

Mentre tutti i vari tipi di sistemi di trattamento dell’acqua hanno i loro vantaggi e svantaggi, i sistemi ad ozono (O3) forniscono un’eccellente disinfezione ed evitano alcuni dei problemi legati ai sottoprodotti chimici, riscontrati con la clorazione. Inoltre, i sistemi di trattamento ad ozono non producono alcun odore o retrogusto, il che rende il prodotto finale più appetibile.

L’ozono è una molecola instabile che può essere facilmente convertita in ossigeno. Come ossidante, diventa un forte disinfettante che uccide gli organismi pericolosi all’interno delle forniture di acqua grezza, in modo da rendere l’acqua sicura per il consumo. Poiché l’ozono è altamente reattivo e instabile, non può essere conservato e deve essere generato in base alle necessità per il trattamento dell’acqua. L’ozono è generalmente prodotto in grandi quantità da gas contenenti ossigeno, usando una scarica elettrica silenziosa (effetto corona), e viene applicato all’acqua grezza tramite contatto a bolle a scopo di disinfezione.

Il problema

La produzione di ozono è un processo costoso. Pertanto, misurare accuratamente e in modo affidabile l’ozono mentre viene prodotto e applicato all’interno dell’impianto di trattamento dell’acqua è essenziale per controllare la qualità dell’acqua e i relativi costi.

Mentre gli analizzatori sono in grado di mostrare agli operatori dell’impianto la percentuale, in volume, di ozono nell’ossigeno, gli operatori dell’impianto hanno anche bisogno di conoscere la portata massica totale di ozono per ottenere la massima efficienza operativa.

La scelta di un misuratore di precisione di portata massica di gas per questo scopo assicura che il processo di disinfezione funzioni in modo più efficace ed economico. In un impianto tipico, l’ozono viene prima generato e poi introdotto nel processo di filtrazione in tre punti diversi, dove è richiesto un misuratore di portata. Dapprima l’ozono viene usato come coagulante in precedenza alla prefiltrazione. Poi viene immesso in piccole dosi come agente ossidante. Infine, viene applicato in dosi maggiori come disinfettante per decomporre le sostanze inquinanti, come i pesticidi. In Europa, c’è una direttiva della Comunità Europea (CE) che richiede la rimozione di erbicidi e pesticidi solubili dall’acqua potabile. L’ozono è un’eccellente soluzione per soddisfare questa normativa.

La soluzione

La portata di dosaggio dell’ozono varia in ogni fase del processo di trattamento dell’acqua, il che rende il calcolo del corretto misuratore di portata una sfida. Inoltre, un tipico sistema di trattamento a ozono può far passare il gas come una combinazione di ossigeno e ozono, rispettivamente al 98% e al 2%.

Mentre ci sono diverse tecnologie di misurazione della portata e molti tipi di misuratori di portata, la necessità di una misurazione diretta della portata massica restringe notevolmente le opzioni.

La dispersione termica è una scelta eccellente per questa applicazione. I misuratori di portata massica a dispersione termica sono spesso scelti per i sistemi di trattamento a ozono (Figura 1) e per altre applicazioni in impianti di trattamento delle acque comunali, grazie alla loro precisione, all’ampio rapporto di turndown fino a 100:1, alla bassa perdita di carico, al design senza parti mobili (bassa manutenzione), alla struttura robusta e al risparmio economico.

Sono disponibili da un certo numero di produttori, tra cui Fluid Components International (FCI). Un misuratore di portata massica termico, come il modello ST80 di FCI, impiega un sensore di portata senza parti mobili inserito direttamente nella portata del processo di ozono.

Il misuratore di portata termica ST80 è in grado di misurare la portata di gas in un ampio intervallo da 0,75 a 600 SFPS (da 0,2 a 172 NMPS), con una precisione di +1% del valore letto, +0,5% del valore su larga scala.

La ripetibilità di un tale misuratore di portata è pari al +0,5% del valore letto – sostenendo ancora una volta la necessità di affidabilità in un processo critico con operazioni potenzialmente pericolose. Il rapporto di turndown è generalmente preimpostato in fabbrica e regolabile sul campo da 2:1 a 100:1.

Il rilevamento termico è una delle poche tecnologie che misurano la portata massica; è anche una delle poche tecnologie che può essere utilizzata per misurare la portata massica del gas in piccole linee, grandi tubature, condotti o ciminiere.

Un dispositivo di rilevamento della portata massica contiene due termometri a resistenza di platino protetti da pozzetti termici (Figura 3). Un termometro a resistenza (RTD) è riscaldato, mentre l’altro RTD rileva la temperatura del processo. Quando è posizionato nel flusso di gas del processo, la differenza di temperatura tra i due RTD è direttamente correlata alla velocità di portata del gas nel processo e alle proprietà specifiche del gas del processo. Portate più consistenti dovute a velocità più elevate o a sostanze più dense causano un raffreddamento maggiore dell’RTD riscaldato e una riduzione del differenziale di temperatura tra gli RTD, rendendo possibile la misurazione precisa della portata del gas in su un ampio intervallo di portata.

L’elemento di portata è realizzato in un materiale compatibile con il gas. Nella maggior parte dei casi, l’acciaio inossidabile o Hastelloy C sono adatti, ma sono disponibili anche altri metalli particolari.

Inoltre, il tipico elemento di portata a inserimento comporta una caduta di pressione trascurabile nella maggior parte delle applicazioni. Questo vantaggio può tradursi in riduzioni significative del consumo di energia e quindi risultare un processo più conveniente in termini di costi. Molti misuratori di portata sono dotati di un display LCD sul posto. Un tipico display include quattro linee di 20 caratteri che generalmente indicano la portata, la portata totale, la temperatura, lo stato del relè, la modalità di calibrazione in corso e la frequenza di campionamento.

I misuratori con un trasmettitore basato su microprocessore possono fornire un’uscita 4-20mA con una porta seriale RS-232C per le comunicazioni. Una vasta gamma di bus (di comunicazione) è disponibile per tutti i tipi di misuratori di portata, compresi Profibus e HART. FCI dispone di una vasta offerta di flussostati termici di massa, interruttori di interfaccia dei media, sensori di livello e misuratori di portata massica.

Conclusioni

In un sistema di trattamento a ozono tipico, un misuratore di portata massico termico sarà installato su ogni generatore di ozono, per calcolare la portata massica totale di ozono mentre viene prodotto e poi inviato alle varie sezioni di trattamento. I misuratori di flusso sono anche installati in ogni luogo di trattamento, che nel nostro impianto di riferimento è incluso come trattamento coagulante della pre-filtrazione, come trattamento ossidante primario per la disinfezione e infine per la rimozione di erbicidi e pesticidi come trattamento disinfettante.