La più recente tecnologia adesso disponibile per il controllo di acque industriali di processo e di scarico.

Potenzialmente le acque provenienti da strutture produttive contengono inquinanti organici non valutabili a priori; prodotti fuori specifica, acque superficiali che fuoriescono involontariamente e liquidi di lavaggio.
Principalmente le acque suddette contengono nutrienti o sostanze tossiche per organismi microbici o alghe.
Questi possono essere quindi nutrimenti per il processo di fermentazione.
Successivamente dopo il fermentatore il carico organico in uscita viene rimosso per trattamento aerobico.
Sebbene i batteri necessitano di nutrienti in continuo, il flusso di acque da trattare contiene anche prodotti grezzi che dovrebbero teoricamente rimanere nel processo produttivo.
La quantità dei contaminanti organici contenuto nelle acque di scarico monitorata in continuo rende possibile la segnalazione di valori fuori norma attraverso un allarme.
In tal modo è possibile ridurre il rischio di inibizione del processo o di inquinamento ambientale.
Questo monitoraggio riduce infine i costi di gestione del WWTP (waste water treatment plant).

Figura 1 - Ingresso al trattamento acque delle industrie per la produzione della birra

Metodi analitici utilizzati per le analisi delle sostanze organiche nelle acque di scarico

Una attività con elevati standard qualitativi trova nella rilevazione identificativa repentina di inquinanti un obiettivo fondamentale.
In aggiunta ai classici monitoraggi, c’è l'utilizzo di alcuni analizzatori per la determinazione del contenuto di sostanze organiche effettuato con tecniche diverse:

Analizzatori di TOC e COD in accordo ai metodi ufficiali
Il TOC ( misura del Carbonio Organico Totale ) è l'unica metodica ufficiale per la misura delle sostanze organiche da effettuare sulle acque di scarico in uscita ai depuratori e conforme alle norme Europee ISO CEN).
L'analisi del COD ( Domanda Chimica di Ossigeno necessaria per ossidare chimicamente le sostanze organiche presenti) è una analisi da laboratorio che fornisce una elevata riproducibilità
Entrambe le analisi hanno elevati costi gestionali e manutentivi oltre a un ritardo nel fornire il dato analitico dovuto al tempo di analisi.
La metododica del COD da laboratorio ( ebollizione per 2 ore con bicromato di potassio e acido solforico e altri reattivi) può essere utilizzata nella strumentazione da processo unicamente se viene riprodotta esattamente la stessa metodica analitica.
Se questo non viene effettuato essa non è esattamente l'analisi del COD ma una analisi alternativa con molti possibili errori analitici a seconda della composizione del campione

Analisi indirette comparabili con quelle ufficiali e chiamate equivalenti se con esse confrontate
Altre analisi fattibili per le sostanze organiche sono le misure spettrometriche nell’UV (a 254 nm) chiamate anche SAC ( Coefficiente di Assorbimento Spettrale), e con scansione all’ UV-Vis
Queste metodiche per la misura delle sostanze organiche nelle acque di scarico sono indirette e affette da interferenze in quasi tutti i liquidi provenienti dai processi industriali e generalmente offrono una bassa correlazione con la misura di COD eseguita in laboratorio.
La misura ottica del CODeq ( COD equivalente) è basata sull’assorbimento della luce nell’UV.
Infatti con l’assorbimento all’UV a 254 nm possono essere lette solo alcune molecole organiche che hanno doppi o tripli legami o aromatici,
Sostanze disciolte tipiche di molte industrie come gli zuccheri e olii non assorbono la luce nel range tipico, la correlazione è basata sulla misura degli additivi che incidono in modi difficilmente valutabili portando quindi un abbassamento dell’accuratezza e della affidabilità.
Inoltre si hanno notevoli interferenze dovute alla presenza di solidi in sospensione se essi non sono completamente eliminate tramite filtrazione
Per la spettrometria con scansione all’ UV-Vis , che consente di rilevare un numero maggiore di molecole organiche è però necessario un supporto tecnico di elevato profilo per variazione sul software, e totale ricalibrazione dello strumento sopratutto se si hanno variazioni nella matrice del campione in analisi

Figura 2 - Ingresso di una discarica

La Real-time Hybrid Ultrasonic Spectroscopy (HUSS) risolve tutti i problemi menzionati precedentemente presenti nelle altre tecnologie e quindi risulta ideale per il controllo nelle acque industriali sia che si tratti di industria leggera che di industria pesante.

La tecnica HUSS offre 5 tecnologie coadiuvanti:

• > Misura della temperatura ad ultrasuoni per compensare le concentrazioni misurate con la dipendenza della temperatura;

• > Misura spettroscopica ad ultrasuoni , misurazione accurata del tempo di transito di una pulsione sonora su 60 specifiche lunghezze d’onda (tra 0,7 e 12,5 MHz) attraverso il campione, valutando la presenza delle sostanze disciolte che determinano il COD;

• > Misura spettroscopica ad ultrasuoni, determinazione della struttura tipica del liquido, con la valutazione dei componenti disciolti o insolubili, es glicole;

• > Attenuazione della misura, determinazione dell’energia di pulsione assorbita dalle sostanze insolubili nel liquido, risultando una misura di torbidità fino a elevatissime concentrazioni di solidi (>50 wt%);

• > Misura dell’impedenza acustica, determinazione della densità dei liquidi o di liquami senza la necessità della transizione del suono attraverso il campione;

Ogni misura (20 misure al secondo) permettono all’analizzatore di raccogliere tutti i dati che forniscono uno spettro tipico del campione in analisi. Impiegando una "calibrazione globale" un numero di parametri differenti (per esempio FTUeq, CODf.eq, TSS.eq, TOCeq, brix.eq, acidi, basi, olii, sali, zuccheri) sono calcolati usando i dati disponibili in questo spettro.
Le „calibrazioni globali" sono algoritmi standard disponibili per applicazioni tipiche (es. Acque inquinate, liquidi di processo – come acidi, basi, olii, sali) e permette l’uso dei sistemi della Rhosonics come un sistema "plug and play".
Risulta essere subito in uso dopo l’installazione.
Nel caso in cui la "global calibration" riscontra valori quantitativi non sufficientemente accurati si procede con una calibrazione sul campione reale che garantisce un adattamento specifico dei parametri allo specifico caso.
Essendo che la calibrazione immessa dalla fabbrica è frutto della media di molte misure potrebbe in alcuni casi non fornire una affidabilità analitica sul campione nello specifico sito.
Comunque la possibilità di effettuare la calibrazione in-site permette il riassetto della interpretazione software dei segali dell’analizzatore.
Tale procedura può essere condotta mantenendo il sistema di monitoraggio Rhosonics sulla installazione finale senza richiedere l’uso di soluzioni standard.
L’unica cosa necessaria è il risultato dell’analisi condotta in laboratorio sul campione in analisi da poter inserire nella sezione "calibration" del software.
Se la calibrazione in-site non garantisca una accuratezza analitica soddisfacente, può essere scelta una nuova "global calibration" dal database interno presente nel software oppure procedere con una richiesta al dipartimento R&D della Rhosonics.
Per particolari applicazioni non previste nella "global calibration" il dipartimento R&D della Rhosonics sviluppa una calibrazione individuale (parametro-X).
Il database di ogni "Global calibration" è il risultato della correlazione tra la misura letta dalla strumentazione Rhosonics con dati ottenuti in laboratorio con le tecniche analitiche classiche.
A causa del fatto che l’analisi di riferimento è ottenuta in laboratorio mentre lo spettro tipico del fluido in analisi viene condotta direttamente sul processo la qualità della calibrazione potrebbe essere influenzata dalle differenze stesse delle tecniche analitiche e dalle condizioni del campione da analizzare (differenti tempi di analisi, conservazione campione, omogeneità del campione, reazioni biochimiche).

Figura 3 - Ingresso WWTP di industria cartiera

Il modo più semplice per l’installazione del sensore/analizzatore Rhosonic in correnti di campione da analizzare avviene tramite la diretta immersione della sonda nel flusso.
In altenativa si può preferire il montaggio direttamente sulla tubazione tra le flange della tubazione.
In tutti i casi lo sporcamento del sensore è evitato e ciò elimina la tendenza del segnale a derivare.