Anno 14
 Novembre 20003

Tecnologia & Analisi delle Acque

Water Monitoring Stations
Il monitoraggio on line delle reti di fognatura

  ( Water Monitoring Station - On line monitoring of discharges)

Maurizio  Chioetto 

Introduzione

Lo scopo del monitoraggio è quello di effettuare dei servizi inerenti la custodia, la conduzione e la sorveglianza delle reti di fognatura esistenti in un ambito territoriale.
Esso consiste nell’accertamento di eventuale uso improprio della rete e degli allacciamenti che comportano immissione di scarichi non compatibili con il sistema fognario, quali acque di vegetazione, residui lattiero caseari, scarichi civili oppure scarichi industriali tossico-nocivi e comunque scarichi non autorizzati .
L’obiettivo è quello di avere una conoscenza immediata di eventuali situazioni anomale e di poter avere garanzie sulla corretta ed efficiente gestione delle opere di fognatura.E’ ben noto che il controllo del liquame presente nelle reti di fognatura, ovvero la conoscenza di alcune delle sue caratteristiche qualitative (parametri chimici e chimico-fisici) è fondamentale, in quanto consente al gestore di intervenire, all’occorrenza, nella maniera più consona e in tempi anche brevi per evitare il verificarsi di situazioni che possano :
- ridurre e/o compromettere l’efficienza dei processi depurativi con il superamento dei limiti allo scarico
- deteriorare in maniera progressiva ed irreversibile le opere di fognatura e di conseguenza incrementare gli interventi di manutenzione sia ordinaria che straordinaria con oneri economici non trascurabili;
- individuare eventuali responsabili degli scarichi abusivi.
Inoltre, si ha la possibilità di effettuare l’identificazione ed il censimento degli scarichi nella rete fognaria cittadina (in particolare nel caso di significativi apporti industriali e/o produttivi) per la migliore gestione dell’impianto di trattamento, oltre che per motivi economici di contabilità e prevenire l’insorgenza di problemi ai processi depurativi e alle fognature. 

Sistemi di Monitoraggio

La scelta del tipo di monitoraggio e dei punti di rilevamento più idonei è funzione di molteplici fattori, legati tutti da quella esigenza di tenere alto ed efficiente il grado di controllo della rete di fognatura.
Alcuni sistemi più semplici, qui non descritti (si può richiedere la documentazione specifica), sono quelli SENTINEL (Sviluppato da GenovaAcque) composti da un campionatore portatile ISCO ed abbinato ad una sonda multiparametrica (pH, Redox, Conducibilità, Temperatura) completato da un sistema di allerta dotato di scheda di acquisizione e memorizzazione dei dati, modem cellulare e software di gestione degli allarmi, collegabile a PC portatile.

Centralina di monitoraggio chimico delle fognature
E' possibile attrezzare sia dei mezzi mobili eventualmente disponibili, oppure posizionare delle cabine trasportabili complete di impianto di monitoraggio computerizzato ed idonea attrezzatura per il prelievo di reflui.

Il sistema può essere composto da:
Unità Mobile del tipo a furgone,oppure da Cabina Attrezzata adeguatamente equipaggiata di quanto necessario al trattamento del campione ed eventualmente, se necessario, da un serbatoio di acqua pulita, un piccolo compressore d’aria e da un generatore di corrente autonoma per le emergenze.

Sistema di Analisi
Il sistema di analisi è in grado di verificare la qualità delle acque di fogna, è costituito da una serie di strumentazioni portatili e fisse, che abbinandosi con un'eventuale misura della portata, possono in continuo, in modo autonomo e per un periodo di alcune ore, effettuare misurazioni dipH, conducibilità, temperatura, potenziale redox, solidi in sospensione,Sostanze Organiche tramite assorbimento all’UV-254nm
(E' possibile studiare altre composizioni strumentali).
Tutte le misurazioni possono essere inviate ad un computer industriale.
Lo scarico dei valori registrati e la visualizzazione dei grafici può essere effettuata da un operatore specializzato, che tramite un computer portatile si collega di volta in volta alla seriale, oppure tramite collegamento modem a seconda delle caratteristiche del luogo e le necessità locali

Il sistema di monitoraggio è composto da :

Due misuratori di portata del tipo "area velocity" da installare in fogna uno a monte e uno a valle del luogo di analisi (funzionamento a batteria )
Sistema di prelievo continuo, basato su pompa che aspira il campione (dislivello max 8 metri e max distanza 20 metri) dalla fogna e lo invia ad una vaschetta posta all’interno del mezzo mobile dove sono posizionati la sonda multiparametrica e la sonda solidi in sospensione; l’invio alla strumentazione avviene dopo una grossolana filtrazione, con filtro autopulente che effettua il controlavaggio tramite aria compressa prodotta da un piccolo compressore.
Sonda multiparametrica idonea per una semplice e veloce determinazione dei parametri chimico-fisici innanzi indicati. Essa è alloggiata in un portasensore in PVC sullo Skid idraulico.
Analizzatore di solidi in sospensione con sensore inserito nella vaschetta di raccolta reflui (alimentazione a 220V.
Analizzatore delle Sostanze Organiche con sistema UV a 254nm, completo di sistema di pulizia della parte ottica ed idraulica, pompa di aspirazione, misura e compensazione della torbidità presente (alimentazione a batteria e a 220V).
Gruppo di diluizione programmabile e variabile per consentire l’analisi delle sostanze organiche anche nel caso in cui la loro concentrazione fosse superiore a quella del fondo scala dello strumento (diluizione sino a 1:10), completo di pompe peristaltiche di precisione regolabili (alimentazione a 220V).
Telaio metallico per l’alloggiamento delle apparecchiature e dei vari sistemi da alloggiare all'interno del mezzo mobile.
Campionatore automatico portatile programmabile per la raccolta dei campioni su base temporale o in funzione della portata o di un evento di allarme esterno proveniente dagli analizzatori (alimentazione a batteria e a 220V).
Computer completo di interfacce per l’acquisizione dei dati dai vari analizzatori e con possibilità di scaricarli all’esterno.
Software di gestione di tutto il sistema analitico per raccolta e scarico dei dati.
Gruppo elettrogeno per la generazione della corrente 220V e alimentazione dei vari sistemi che si devono far funzionare a 220V e back up per i sistemi che funzionano a batteria, completo di condizionatore di rete per rendere stabile la tensione di alimentazione ai microcomputer degli analizzatori.

Gestione del sistema

Il monitoraggio delle acque in fognatura può essere effettuato secondo un programma prefissato e di routine nel quale i vari punti da sottoporre a controllo sono analizzati con sequenze temporali.
In molti casi vengono effettuate a seguito di situazioni di emergenza o a causa di necessità particolari relative alla gestione del sistema fognario.
Nel caso di utilizzo di un mezzo mobile esso si porta sul luogo di controllo dove si effettueranno le operazioni di verifica della qualità del refluo fognario.
Se richiesto e se necessario conoscere la portata delle acque di fogna in un solo punto si posiziona il misuratore di portata. Se invece occorre conoscere nel punto di monitoraggio l'eventuale variazione di portata dopo un eventuale collegamento fognario si posizionano i due misuratori di portata nei pozzetti di fognatura, a monte e a valle, del punto di controllo (pozzetto intermedio), dove viene immerso un tubicino per il prelievo dei reflui.Il sistema di prelievo invia il refluo, dopo una doppia filtrazione (una in testa al tubicino e di tipo grossolana ed una filtrazione fine con filtro autopulente all'interno del sistema di monitoraggio), ad una vaschetta collocata all’interno della centralina di analisi, dove avvengono le operazioni di monitoraggio dei parametri chimico fisici, delle sostanze organiche che verranno correlati anche ai valori di portata.

Il tempo per eseguire le misurazioni può essere anche di alcune ore, durante le quali i vari strumenti raccolgono i segnali di misura dagli analizzatori ed eventuali segnali di allarme, se si registra un valore analitico anomalo.
Il software utilizzato è versatile, di facile utilizzo anche da parte di personale privo di esperienza specifica.
La raccolta dei dati avviene in automatico ed in continuo e quindi può essere effettuata a lungo anche in assenza di personale tecnico di controllo; i dati vengono elaborati dal sistema e registrati. Possono essere scaricati manualmente tramite floppy disk per la loro gestione, trattamento e archiviazione in un sistema centrale oppure trasmessi tramite modem cellulare.Con tale archiviazione sarà sempre possibile conoscere, per ogni prelievo eseguito, l’ora, il giorno, l’anno, il luogo, le analisi eseguite, insieme ad eventuali commenti dell’operatore sul prelievo eseguito.
Nei casi in cui la strumentazione di controllo dovesse segnalare un dato anomalo, l’allarme viene inviato al campionatore che inizia una serie di campionamenti (programmabili) caratteristici dell’evento che ha generato l’allarme. I campioni saranno successivamente analizzati presso i laboratori al fine di conoscere esattamente la qualità del refluo che ha generato l’allarme.
Questo permette di effettuare il campionamento solo quando effettivamente se ne presenta la necessità evitando un eccesso di campioni, che talvolta possono essere anche inutili, in quanto non rappresentativi.
Il sistema di monitoraggio è alimentato a rete, ma in casi di necessità si puo operare con alcuni strumenti a batteria quando per motivi di prelievo non si ha a disposizione tensioni di rete, come nel caso di misurazioni e controlli in luoghi non accessibili al mezzo mobile.La disponibilità di un generatore autonomo di corrente può essere utile in alcune situazioni particolari e per brevi tempi.

Quali parametri analizzare

Occorre avere una mappatura del sistema fognario, conoscenza delle sue caratteristiche e delle immissioni che in esso avvengono e dei luoghi più rappresentativi delle varie immissioni.Ciò è fondamentale per un buon monitoraggio.
La misura della portata consente di avere informazioni sulla quantità dei liquami presenti, le immissioni effettuate, e la misura dei parametri chimici aiuta ad avere informazioni sulla qualità. L'abbinamento di questi due dati dà informazioni sul carico complessivo in arrivo al depuratore.

Misura della portata

Lo strumento previsto per tale rilevamento ISCO Flowmeter 4250, utilizza, per la misura della velocità nei liquidi, sensori che sfruttano gli ultrasuoni con il principio Doppler, riconosciuto come il più affidabile.
La velocità, utilizzata nel calcolo della portata, è la media di tutte le velocità lette lungo la sezione verticale della superficie bagnata ove si effettua la misura.
Viene ovviamente utilizzata la media delle letture, in quanto in un canale, qualunque sia la sua forma, la velocità varia in dipendenza del punto della sezione ove la misuriamo. Per questo motivo, le tecniche di misura che non determinano tali velocità direttamente, possono essere influenzate da errori di calcolo notevoli (è il caso del sensore elettromagnetico).
Lo strumento non richiede la taratura in abbinamento allo strumento usato, ma si adatta autonomamente alla condizione di flusso e dialoga in modo intelligente con lo strumento abbinato.
Il metodo " AREA VELOCITY " ha numerosi vantaggi in applicazioni con condizioni quali: Sovraccarichi - Tubazioni piene - Flusso sommerso - Flusso inverso
Pertanto si ha la possibilità, con un simile strumento, di conoscere le perdite, i ritorni di flussi, i rigurgiti e le portate dei collettori.

Misura di pH - temperatura - conducibilità Redox

Queste misure sono importanti in quanto una loro variazione può indicare un’anomalia in atto.
Danno una risposta immediata e continua allertando in tempo reale. L’elemento di misura può essere sonda singola o multiparametrica ; il campo di misura va da pH: 0 a 10 unità di pH - temperatura: 0 a 40 °C - conducibilità :0 a 4 mS - redox: 0 a 1000 mV
Esse verranno alloggiate in un porta sensore sullo skid idraulico. Il sistema idraulico viene alimentato da una pompa speciale che provvede a pompare il campione per un tempo programmabile dentro la cella di misura. Al termine della misura, o dei periodi di misura programmati, si fa in modo che la cella venga svuotata e lavata con acqua potabile presente nel furgone attrezzato, in questo modo si garantisce una pulizia del sistema, si evitano i depositi di sporcizia e si aumenta l’affidabilità del sistema nel tempo.

Misura dell'ossigeno disciolto

Questa misura può essere effettuata con sonda di nuova generazione funzionante a "luminescenza" evitando così la necessità di dover effettuare continue manutenzioni, pulizie, tarature.
Essa infatti non utilizza membrane nè soluzioni di riempimento.
Può funzionare autonomamente per un lungo periodo di tempo (anche per 12 mesi) consentendo un risparmio effettivo nei costi di gestione e di manutenzione

Misura dei Solidi in Sospensione

Questa misura è importante in quanto può indicare un’anomalia in atto, come ad esempio scarico di fanghi provenienti da pozzi neri.
Tale strumento dà una risposta immediata e continua allertando in tempo reale.
Il misuratore 7110 MFT utilizza la tecnica della luce pulsata a doppio raggio, luce infrarossa con lunghezza d’onda 880 nm; il sistema di misura usa il principio della luce assorbita E’ normalmente utilizzato in qualunque processo dove è necessario misurare il contenuto dei solidi in sospensione o la torbidità.
I campi di misura possono essere selezionabili in : NTU, mg/l, g/l e %, mentre il range di misura, che dipende dal sensore collegato, è compreso tra 0 e 20 g/l , essendo un refluo di fognatura.

Misura "on line" delle Sostanze Organiche

Questa misura è ormai considerata essenziale per la conoscenza della qualità delle acque superficiali, sotterranee, di scarichi civili o industriali e soprattutto per verificare l’osservanza degli scarichi, delle varie norme di legge e le esigenze di qualità.
Pertanto, per il monitoraggio delle sostanze organiche (composti del Carbonio Organico) presenti nelle acque e nelle varie forme e di provenienza urbana, industriale o agricola, si utilizza il metodo dell’assorbimento spettroscopico all’UV (254 nm), metodo analitico citato nelle norme AFNOR X PT90-210, DIN38404-C3, STANDARD METHODS ED.95 5919 A-B.

I valori analitici possono essere espressi (dopo confronto) come mg/l di COD o TOC.
Le caratteristiche dello strumento CX1000 sono essenzialmente:
>Non necessita di reattivi chimici o presenza di soluzioni di calibrazione;
>Funzionamento autonomo e per un lungo tempo senza manutenzione;
>Nessuna filtrazione e nessun rischio di intasamento;
>Lavaggio automatico (soluzione al 5% di acido solforico).
>La vita media della lampada UV (xenon) è di 10 anni.
>Funzionamento a rete 220V oppure a batteria da 12 V incorporata con autonomia di 100 cicli di misura;
>È dotato di data logger interno che consente di memorizzare sino a 10.000 misure, il microprocessore sovraintende a tutte le funzioni ;
>È dotato di un diplay grafico per la visualizzazione delle informazioni di base, ma anche dei grafici delle analisi effettuate (giorno-settimana-mese- anno)
>Range di misura : 0-1.000 Abs/m esprimibile come COD o TOC

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