BRPI0807325B1 - Método para monitorar a atividade de água microbiológica a granel (total) e atividade microbiológica associada à superfície em um corrente de processo - Google Patents

Método para monitorar a atividade de água microbiológica a granel (total) e atividade microbiológica associada à superfície em um corrente de processo Download PDF

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Abstract

APARELHO PARA MEDIR A ATIVIDADE MICROBIOLÓGICA EM UMA CORRENTE DE PROCESSO, MÉTODO PARA MONITORAR A ATIVIDADE DE ÁGUA MICROBIOLÓGICA A GRANEL (TOTAL) EM UMA CORRENTE DE PROCESSO, MÉTODO DE MONITORAMENTO DA ATIVIDADE MICROBIOLÓGICA ASSOCIADA COM A SUPERFÍCIE EM UMA CORRENTE DE PROCESSO E MÉTODO DE MONITORAMENTO DA ATIVIDADE MICROBIOLÓGICA A GRANEL E DA ATIVIDADE MICROBIOLÓGICA ASSOCIADA COM A SUPERFÍCIE NA DITA CORRENTE DE PROCESSO. Trata-se de um aparelho e um método para o monitoramento da atividade microbiológica em uma corrente de um processo através da medição do oxigênio dissolvido. A atividade microbiológica a granel a atividade biológica associada com a superfície são medidas ao utilizar esse aparelho e esse método.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO
A presente invenção refere-se a um aparelho para o monitoramento da atividade microbiológica em correntes de processos e a um método de monitoramento da atividade microbiológica em correntes de processos.
ANTECEDENTES
crescimento microbiano em sistemas de águas comerciais pode conduzir a acumulação de sujeira e à contaminação da superfície. Se o crescimento não for adequadamente controlado, a acumulação de sujeira pode conduzir a odores ofensivos e à função reduzida dos aditivos (por exemplo, os microorganismos podem produzir a catalase que o peróxido de hidrogénio utiliza para intensificar o brilho, e podem produzir celulases que podem causar impacto na resistência das fibras). Se a contaminação da superfície não for adequadamente controlada, as biopelículas resultantes podem interferir na troca de calor, e no caso de sistemas de fabricação de papel as biopelículas podem criar uma necessidade de desacelerar o processo de manufatura, a paralisação do processo para limpar estes depósitos das superfícies, ou podem sair das superfícies provocando furos ou manchas no produto de papel ou de papelão acabado. Portanto, tais águas são tratadas com biocidas para controlar o crescimento microbiano e para impedir problemas relacionados.
Devido ao fato que a acumulação de sujeira e a formação de biopelícula contribuem para problemas diferentes em sistemas de águas industriais e as bactérias planctônicas e sésseis respondem diferentemente às medidas de biocontrole, 5 há uma necessidade de monitorar o ±mpacto de programas de . biocontrole nesses modos diferentes de crescimento microbiano.
As técnicas padrão tipicamente empregadas para monitorar tais sistemas de água incluem técnicas padrão aa 10 contagem de placas. Estas técnicas requerem períodos longos de incubação e não fornecem a informação adequada para o controle pró-ativo e a prevenção dos problemas relacionados ao crescimento microbiano. Mais recentemente, medições de trifosfato de adenosina (ATP) foram utilizadas como meios do 15 controle pró-ativo. No entanto, os reagentes são caros e volumes pequenos são amostrados de grandes sistemas de água. O levantamento de dados também é infrequente, conduzindo a lacunas significativas nos dados. Portanto, esta abordagem fornece informações limitadas sobre o status dos 20 microorganismos no sistema de interesse. Além disso, essas abordagens são tipicamente utilizadas para monitorar as bactérias planctônicas. Embora em alguns casos as superfícies possam ser limpas e analisadas a fim de quantificar as bactérias de biopelícula. Estas abordagens são muito tediosas 25 e demoradas.
Sondas de oxigênio dissolvido (DO) têm sido utilizadas para medir a atividade microbiana em fluidos, uma vez que é bem sabido que a atividade microbiana e o metabolismo aeróbico conduzem a uma diminuição nas 30 concentrações de oxigênio dissolvido. As Patentes Norte- americanas N° . 5.190.728 e 5.282.537, concedidas a Robertson et al. , apresentam um método e um aparelho para o monitoramento da acumulação de sujeira em águas comerciais ao empregar medições de DO. No entanto, a abordagem requer o uso de adições de nutrientes para diferenciar a sujeira biológica da sujeira não biológica, e não há nenhuma referência à maneira na qual a sonda é recuperada para medições adicionais 5 depois que a superfície da sonda estiver suja. Além disso, a . abordagem apresentada requer um meio de suprir oxigênio continuamente.
A sonda de DO eletroquímica do tipo Clark padrão tem muitas limitações tais como: interferências químicas (H2S, pH, COir NH3, SO4, Cl', Cl2, C102, MeOH, EtOH e várias espécies iônicas), calibração frequente e substituição da membrana, resposta lenta e leituras flutuantes, choque térmico, e requisitos de fluxo elevado através das membranas.
Um novo tipo de sonda de oxigênio dissolvido, que recentemente se tornou comercialmente disponível por uma série de empresas (por exemplo, EACH, Loveland, CO), supera quase todas essas limitações de modo que o DO pode ser medido on-line em águas de processos. Essa nova sonda de DO (LDO) é baseada na deterioração da fluorescência da vida útil onde a presença do oxigênio encurta a vida da fluorescência de um fluoróforo excitado. O fluoróforo é imobilizado em uma película na superfície do sensor e a excitação é provida com um LED azul.
As Patentes Norte-americanas n°. 5.698.412 e 5.856.119, ambas concedidas a Lee et al. , apresentam um método para o monitoramento e controle da atividade biológica em fluidos em que o DO é medido em combinação com o pH para medir as transições no comportamento metabólico, relacionado especificamente ao esgotamento de nutriente/substrato. Continua havendo uma necessidade quanto a métodos confiáveis e convenientes para monitorar as bactérias planctônicas e de biopelícula em águas comerciais, que assegurem que os programas de biocontrole controlem adequadamente a acumulação de sujeira e as biopeliculas problemáticas. Estes métodos devem ser sem reagentes para permitir a medição da atividade microbiana nas condições representativas daquelas no meio ambiente (modificação 5 mínima). Estes métodos devem ser automatizados e devem - permitir o controle remoto do monitor, o acesso remoto aos dados, e o controle de realimentacão remoto ou automatizado dos programas de biocontrole. Idealmente, estes métodos devem diferenciar a atividade microbiana em superfícies da 10 atividade de água em grande volume a fim de assegurar que os programas de biocontrole ataquem adequadamente os desafios aumentados enfrentados tipicamente quando é feita a tentativa de controlar microorganismos em biopeliculas. Além disso, estes métodos devem fornecer informações sobre a natureza dos 15 depósitos (biológicos ou não biológicos) para assegurar que as medições de controle apropriadas sejam aplicadas.
DESCRIÇÃO RESUMIDA DA INVENÇÃO
A presente invenção apresenta um aparelho para medir a atividade microbiológica em uma corrente de processo, 20 o qual compreende: (a) uma célula de fluxo que contém uma pluralidade de aberturas, em que pelo menos uma abertura é uma entrada da célula de fluxo para o fluido extraído da dita corrente de processo e pelo menos uma abertura é uma saída da célula de fluxo para o fluido sair da dita célula de fluxo; (b) uma sonda de DO unida a uma das ditas aberturas; (c) opcionalmente, uma sonda de ORP unida a uma das ditas aberturas; (d) um dispositivo de limpeza unido a uma das ditas aberturas; (e) opcionalmente, um primeiro conduto unido à entrada da célula de fluxo; (f) opcionalmente, um segundo 30 conduto unido à saída da célula de fluxo; e (g) opcionalmente, uma válvula associada com a dita célula de fluxo.
A presente invenção também apresenta um método para monitorar a atividade de água microbiológica a granel (total) em uma corrente de processo, o qual compreende: (a) a conexão de um aparelho a uma corrente de processo, em que o dito aparelho compreende uma célula de fluxo que contém uma 5 pluralidade de aberturas, em que pelo menos uma abertura é uma entrada da célula de fluxo para o fluido extraído da dita corrente de processo e pelo menos uma abertura é uma saída da célula de fluxo para o fluido sair da dita célula de fluxo, uma sonda de DO unida a uma das ditas aberturas, 10 opcionalmente uma sonda de ORP unida a uma das ditas aberturas, opcionalmente um dispositivo de limpeza unido a uma das ditas aberturas, opcionalmente um primeiro conduto unido à entrada da célula de fluxo, opcionalmente um segundo conduto unido à saída da célula de fluxo, e opcionalmente uma 15 válvula associada com a dita célula de fluxo; (b) a extração de fluido da dita corrente de processo para a dita célula de fluxo; (c) a abertura da válvula do dito aparelho para permitir que o fluido seja extraído para a dita célula de fluxo; (d) a medição pelo menos uma vez da concentração de DO 20 da dita corrente de processo com a dita sonda de DO, e em que, antes de cada medição, e a superfície da dita sonda de DO é limpa; (e) o fechamento da válvula do aparelho para impedir que o fluido seja extraído para a dita célula de fluxo; (f) a medição pelo menos uma vez da concentração de DO 25 do fluido dentro do aparelho com a dita sonda de DO e em que, antes de cada medição, a superfície da sonda de DO é limpa; (g) o cálculo de uma leitura de Δ DO entre a etapa (d) e a etapa (f) ; e (h) a correlação de pelo menos o dito valor de Δ DO na etapa (g) a com atividade microbiológica a granel 30 (total) na dita corrente de processo. A presente invenção também apresenta um método para medir a atividade microbiológica associada com a superfície em uma corrente de processo, o qual compreende: (a) a conexão de um aparelho a uma corrente de processo, em que o dito aparelho compreende uma célula de fluxo que contém uma pluralidade de aberturas, em que pelo menos uma abertura é uma entrada da célula de fluxo para o fluido extraído da dita corrente de processo e pelo menos uma abertura é uma saída da célula de fluxo para o fluido que sai da dita célula de fluxo, uma sonda de DO unida a uma das ditas aberturas, opcionalmente uma sonda de ORP unida a uma das ditas 10 aberturas, opcionalmente um dispositivo de limpeza unido a uma das ditas aberturas, opcionalmente um primeiro conduto unido à entrada da célula de fluxo, opcionalmente um segundo conduto unido à saída da célula de fluxo, e opcionalmente uma válvula associada com a dita célula de fluxo; (b) a extração 15 de fluido da dita corrente de processo para a dita célula de fluxo; (c) a abertura da válvula do dito aparelho para permitir que o fluido seja extraído para a dita célula de fluxo; (d) a medição pelo menos uma vez da concentração de DO da dita corrente de processo com a dita sonda de DO, e em que a dita sonda de DO não é limpa antes de cada medição; (e) a limpeza da superfície da dita sonda de DO; (f) a medição pelo menos uma vez da concentração de DO do fluido dentro do dito aparelho com a dita sonda de DO e, opcionalmente, em que antes de cada medição a superfície da dita sonda de DO é limpa; (g) o cálculo da leitura de Δ DO entre a etapa (d) e a etapa (f) ; e (h) a correlação de pelo menos um dito Δ DO na etapa (g) com a atividade microbiológica associada com a superfície.
A presente invenção apresenta adicionalmente um 30 método de monitoramento da atividade microbiológica a granel (total) e da atividade microbiológica associada com a superfície.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
A Figura 1 mostra um diagrama esquemático de um aparelho que contém uma célula de fluxo, uma sonda de DO, um dispositivo de limpeza, e opcionalmente uma sonda de ORP.
A Figura 2 mostra o diagrama esquemático de um aparelho montado em uma placa traseira dentro de um invólucro, em que o aparelho contém uma célula de fluxo, uma sonda de DO, uma sonda de ORP, um dispositivo de limpeza com um solenoide limpor, um primeiro conduto, um segundo conduto, 10 e uma válvula.
A Figura 3 mostra um diagrama esquemático de um " aparelho que contém uma sonda de DO, uma sonda de ORP, e um dispositivo de limpeza.
A Figura 4 mostra um diagrama esquemático de um 15 aparelho que contém uma célula de fluxo, uma sonda de ORP, uma sonda de DO, e um dispositivo de limpeza que contém uma lâmina .
A Figura 5 mostra um diagrama esquemático de uma célula de fluxo e um membro, utilizados para aumentar a área 20 de superfície.
A Figura 6 mostra os dados coletados em uma usina de papel, que pertence à atividade microbiológica a granel (total) e contaminação da superfície.
A Figura 7 mostra os dados coletados em uma usina 25 de papel, que pertence à atividade microbiológica a granel (total) e contaminação da superfície.
A Figura 8 mostra um fluxograma para monitorar a atividade microbiológica a granel e/ou a atividade microbiológica associada com a superfície.
A Figura 9 ilustra uma realização da invenção reivindicada, em que há uma célula de fluxo associada com uma sonda de DO, uma sonda de ORP, e um dispositivo de limpeza.
A Figura 10 ilustra uma realização da invenção reivindicada, em que há é um OFM e uma célula de fluxo associada com uma sonda de DO, uma sonda de ORP, e um dispositivo de limpeza.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
Definições dos Termos: . "DO" significa oxigênio dissolvido. "Sonda de DO" inclui qualquer tipo de sonda que pode medir o oxigênio dissolvido. Preferivelmente, a sonda de DO é uma sonda de oxigênio dissolvido luminescente ("sonda de DO") . "LDO" significa oxigênio dissolvido luminescente. As sondas de LDO medem o oxigênio dissolvido com base na deterioração da fluorescência da vida útil onde a presença de oxigênio encurta a vida de fluorescência de um fluoróforo excitado. O fluoróforo é imobilizado em uma película na superfície do sensor e a excitação é provida com um LED (diodo emissor de luz) azul. As sondas de LDO estão disponíveis junto à Each Company, Loveland, CO. As sondas têm geralmente uma cabeça de sensor que faz a medição. "ORP" significa potencial de oxidação-redução. Uma 20 sonda de ORP está disponível junto à Walchem Corporation, Holliston, MA. "REDOX" refere-se ao estado de oxidação-redução. I "OFM" significa monitor de acumulação de sujeira óptica. Qualquer acumulação de sujeira ótica apropriada para 25 o processo particular a ser monitorado pode ser utilizada. Isto inclui qualquer monitor de deposição geral, cal como uma microbalança de cristal de quartzo. "Válvula" refere-se a qualquer dispositivo que regula o fluxo de um fluido. "Dispositivo de limpeza" é qualquer dispositivo(s) que tem capacidade de limpar uma superfície, por exemplo, a superfície de uma sonda de DO, e/ou a superfície de uma sonda de ORP. "Corrente de processo" inclui qualquer fluido em um processo industrial, por exemplo, o fluido tirado de um conduto em um processo de fabricação de papel, e o fluido de uma caixa de entrada em um processo de fabricação de papel. Realização Preferidas: A atividade microbiana em correntes de processos pode ser medida indiretamente através do monitoramento do consumo de oxigênio dissolvido, porque o consumo de oxigênio dissolvido está diretamente relacionado à quantidade de ATP 10 que uma célula está produzindo sob condições de respiração aeróbica e a quantidade de ATP que uma célula produz pode ser correlacionada com o nível de atividade microbiana nas ditas correntes de processos. Os métodos descritos na presente invenção não são apropriados para as correntes de processos 15 com níveis baixos de DO onde a respiração aeróbica não é a trajetória principal da geração da energia em células microbianas.
As medições de DO coletadas de uma corrente de processo devem ser convertidas em porcentagem de saturação ao 20 utilizar os valores da pressão, da temperatura e da salinidade da corrente de processo. Isto ajuda a normalizar os dados baseados em flutuações de processo nestes parâmetros. A correção da temperatura é especialmente importante, uma vez que a temperatura da corrente de processo que está sendo analisada irá cair 1 a 10 graus Celsius durante as condições de fluxo paralisado, que ocorre quando o fluido não está mais sendo extraído para uma célula de fluxo. Para intensificar a integridade da correlação entre o consumo de oxigênio dissolvido e a atividade 30 microbiológica, o estado de REDOX do fluido do processo tem que ser oxidante de maneira tal que o consumo de oxigênio não seja um resultado de processos químicos de oxidação. Fatores tais como o pH irão influenciar o estado de REDOX das águas de processo. Sob condições de pH elevado, por exmeplo, as águas de processo que têm um pH de mais de 9,5 podem causar a oxidação de materiais orgânicos em fluidos de processo até mesmo em condições de REDOX elevadas. Portanto, preferivelmente, o ORP da corrente de - processo deve ser medido conjuntamente com a concentração de DO para se certificar que o consumo de oxigênio dissolvido está relacionado principalmente com a atividade microbiológica e não à química da corrente de processo.
A. APARELHO
Um aparelho foi desenvolvido para medir na prática o oxigênio dissolvido em correntes de processos. Outros dispositivos analíticos podem ser associados com este aparelho, por exemplo, uma sonda de ORP. Conforme mostrado na Figura 1, o aparelho contém (1) uma célula de fluxo; (2) uma sonda de DO; opcionalmente (3) uma sonda de ORP; e (7) um dispositivo de limpeza. A célula de fluxo (1) tem uma pluralidade de aberturas. Estas aberturas servem para permitir que fluido 20 flua através da célula de fluxo (1). O tamanho e a forma das aberturas podem variar; particularmente, o tipo de corrente de processo deve ser levado em consideração. A Figura 3 mostra que a célula de fluxo (1) contém uma entrada (13) e uma saída (14) . O diâmetro das aberturas 25 deve ser de um tamanho suficiente para permitir que fluido de uma corrente de processo flua facilmente através da célula de fluxo (1) e para impedir o entupimento da célula de fluxo (1), e a acumulação de sujeira não biológica de ambas a sonda de DO (2) e as superfícies da sonda de ORP (3) . Portanto, o 30 diâmetro da célula de fluxo (1) irá depender de muitos fatores, por exemplo, do tipo da corrente de processo. As aberturas da célula de fluxo também servem para permitir que vários dispositivos, tais como uma sonda de DO (2), uma sonda de ORP (3), e/ou um dispositivo de limpeza (7) sejam unidos à célula de fluxo de modo que uma ou mais medições de uma corrente de processo possam ser feitas. Outros aparelhos, tal como o medidor de pH, podem ser 5 associados com a célula de fluxo. Particularmente, a sonda de DO (2) e/ou a sonda de ORP (3) ficam em comunicação com a célula de fluxo (1).
Em uma realização, a sonda de DO (2) e a sonda de ORP (3) são unidas à célula de fluxo. As sondas podem ser 10 unidas a uma das aberturas da célula de fluxo (1) nas várias maneiras conhecidas de um elemento versado na técnica. A conexão pode ocorrer através de qualquer tipo de meio de fixação e/ou de montagem ou algo do gênero. Por exemplo, uma unidade pode ser montada na célula de fluxo (1) e uma sonda 15 pode ser introduzida através da unidade e travada no lugar. Conforme mostrado na Figura 3, as sondas são niveladas à parede da célula de fluxo (1).
Em uma realização, pelo menos uma parte da dita sonda de DO (2) e opcionalmente uma sonda de ORP (3) se 20 projeta para a dita célula de fluxo.
Em uma outra realização, a sonda de DO (2) contém uma cabeça de sensor de DO, em que pelo menos uma parte da dita cabeça de sensor se projeta para a dita célula de fluxo, e opcionalmente em que a dita sonda de ORP (3) contém uma 25 cabeça de sensor de ORP e em que pelo menos uma parte da dita cabeça de sensor de ORP se projetapara a dita célula de fluxo.
Em uma outra realização, as sondas devem ser orientadas de uma maneira tal de modo a não obstruir 30 significativamente o fluxo de fluido através da célula de fluxo (1).
Em uma outra realização, a sonda de DO (2) e a sonda de ORP (3) são posicionadas transversalmente uma em relação à outra.
A Figura 2 mostra características adicionais do aparelho. Mais especificamente, a Fgura 2 mostra um primeiro conduto (4), uma válvula (6) associada com um primeiro 5 conduto (4), um dreno (15) associado com um primeiro conduto (4) , uma célula de fluxo (1) , uma sonda de DO (2) , uma sonda de ORP (3), um dispositivo de limpeza (7), um solenoide (9) em comunicação com o dito dispositivo de limpeza (7) , e um segundo conduto (5). O primeiro conduto (4) e um segundo conduto (5) são unidos a uma ou mais aberturas na dita célula de fluxo (1), bem como ao invólucro da corrente de processo. A fixação pode ocorrer através de vários meios conhecidos dos elementos versados na técnica. Por exemplo, o primeiro conduto (4) pode 15 ser canalizado para a corrente de processo. O primeiro conduto (4) serve para carregar fluido e/ou desviar fluido da corrente de processo para a célula de fluxo (1) e/ou outros aparelhos, tal como um OFM. 0 primeiro conduto (4) pode ser posicionado de qualquer maneira que 20 facilite o movimento de fluido da corrente de processo para a célula de fluxo (1). Por exemplo, a gravidade ou um mecanismo baseado em energia, tal como uma bomba, podem extrair o fluido da corrente de processo no aparelho que contém a célula de fluxo (1). Em uma outra realização, um dreno (15) pode ser associado com o primeiro conduto (4) para impedir um fluxo de retorno/restrito na corrente de processo. O segundo conduto (5) serve como passagem de saída para o fluido escoar através de uma célula de fluxo (1) e 30 também como um reservatório para conter o fluido de uma corrente de processo. Particularmente, o segundo conduto (5) pode ser espacialmente orientado de modo que a célula de fluxo (1) mantenha o fluido dentro da célula de fluxo (1) para a análise quando o monitoramento estiversob condições de fluxo paralisado. Por exemplo, o segundo conduto (5) é orientado de modo que a gravidade possa manter o fluido dentro da célula de fluxo (1). Em uma outra realização, o segundo conduto (5) • também pode agir como um dreno.
A válvula (6) é associada com a célula de fluxo (1). Particularmente, a válvula (6) fica em comunicação com a célula de fluxo (1) de uma maneira tal que pode desempenhar a sua função desejada. A(s) válvula(s) (6) controla(m)/regula(m) o fluxo de fluido da corrente de processo para a célula de fluxo (1).
Em uma realização, a válvula (6) é associada com a célula de fluxo através do primeiro conduto (4).
Particularmente, a válvula (6) integra/conecta com o primeiro conduto (4) de uma maneira tal que pode restringir o fluxo na posição fechada e permitir o fluxo quando a válvula (6) estiver sob condições abertas.
Em uma outra realização, uma válvula(s) (6) pode(m) regular o fluxo de fluido em um OFM e/ou na célula de fluxo (1) .
Em uma outra realização, o diâmetro da válvula (6) deve ser suficientemente grande de modo a não impedir o fluxo da água de processo que contém um elevado teor de sólidos.
Em uma outra realização, (6) válvula (6) também pode impedir que o fluido saia da célula de fluxo (1) ou do segundo conduto (5) de modo que possam ocorrer leituras sob condições de fluxo fechado. Em uma outra realização, o diâmetro da válvula (6) 30 é de pelo menos 1 polegada.
Em uma outra realização, a válvula (6) é uma válvula de esferas. Em uma outra realização, a válvula (6) é acionada manualm, elétrica ou pneumaticamente. Em uma outra realização, a válvula de esferas (6) é acionada manual, elétrica ou pneumaticamente.
As Figuras 2 e 4 mostram que um dispositivo de 5 limpeza (7) pode ser unido a uma das aberturas da célula de fluxo (1) . O dispositivo de limpeza serve para limpar a superfície de ambas as superfícies da sonda de DO (2) e/ou da sonda de ORP (3) e a orientação do dispositivo deve ser tal para executar esta função. O dispositivo de limpeza (7) pode 10 limpar outros dispositivos associados com a célula de fluxo (1) -
Em uma realização, o dispositivo de limpeza (7) atravessa a área da célula de fluxo (1). Em uma outra realização, o dispositivo de limpeza 15 (7) pode atravessar a área da célula de fluxo (1) para limpar
um ou mais dispositivos/sondas, tal como uma sonda de DO (2) , uma sonda de ORP (3) , ou outros tipos de instrumentação analítica que podem ser associados com a célula de fluxo (1).
Em uma outra realização, o dispositivo de limpeza 2 0 (7) contém uma lâmina (8) ou uma escova. Em uma outra realização, o dispositivo de limpeza (7) é acionado por um solenoide limpor (9). 0 solenoide (9) recebe as instruções de um controlador que é programado com uma lógica que instrui quando limpar e quando não limpar. Conforme mostrado na Figura 4, uma lâmina (8) é posicionada para atravessar a célula de fluxo (1) em uma direção perpendicular em relação a ambas as sondas de DO (2) e a sonda de ORP (3).
A adição de um ou mais defletores (11) à célula de 3 0 fluxo (1) pode aumentar a área da célula de fluxo (1) . A Figura 5 mostra uma célula de fluxo modificada. Especificamente, o membro é unido à célula de fluxo e o membro contém mais de um deflator. O membro pode se unir à célula de fluxo em uma variedade de maneiras. Outros objetos que podem aumentar a área de superfície podem ser utilizados de uma forma similar.
Em uma realização, o membro (10) é preso na célula 5 de fluxo (1) com o auxílio de um adaptador (12). O membro tem uma entrada (15) do membro que recebe o fluxo da dita corrente de processo e uma saída que é unida à célula de fluxo.
Em uma realização, o primeiro conduto (4) é uinido 10 ao membro (10) e não diretamente à célula de fluxo (1).
Em uma outra realização, o membro (10) tem um ou mais defletores (11). 0 aparelho pode ser configurado para monitorar a atividade de água microbiológica a granel, a atividade 15 microbiológica associada com a superfície, ou uma combinação destas.
B. MONITORAMENTO DA ATIVIDADE MICROBIOLÓGICA A GRANEL EM UMA CORRENTE DE PROCESSO
É apresentado um método de monitoramento da 20 atividade microbiológica a granel (total) em uma corrente de processo. A atividade microbiológica a granel (total) refere- se à atividade microbiana na corrente de processo a granel, ' tais como microorganismos planctônicos e microorganismos sésseis na corrente de processo. A atividade microbiológica a granel de uma corrente de processo é determinada ao medir a concentração de DO da corrente de processo. Outros parâmetros podem ser utilizados conjuntamente com esta análise. Mais especificamente, a metodologia contém as seguintes etapas: (a) conexão de um 30 aparelho a uma corrente de processo, em que o dito aparelho compreende uma célula de fluxo que contém uma pluralidade de aberturas, em que pelo menos uma abertura é uma entrada da célula de fluxo para o fluido extraído da dita corrente de processo e pelo menos uma abertura é uma saída da célula de fluxo para o fluido que sai da dita célula de fluxo, uma sonda de DO unida a uma das ditas aberturas, opcionalmente uma sonda de ORP unida a uma das ditas aberturas, 5 opcionalmente um dispositivo de limpeza unido a uma das ditas aberturas, opcionalmente um primeiro conduto unido à entrada da célula de fluxo, opcionalmente um segundo conduto unido à saída da célula de fluxo, e opcionalmente uma válvula associada com a dita célula de fluxo; (b) extração de fluido da dita corrente de processo para a dita célula de fluxo; (c) abertura da válvula do dito aparelho para permitir que o fluido seja extraído para a dita célula de fluxo; (d) medição pelo menos uma vez da concentração de DO da dita corrente de processo com a dita sonda de DO, e em que, antes de cada 15 medição, a superfície da dita sonda de DO é limpa; (e) fechamento da válvula do dito aparelho para impedir que o fluido seja extraído para a dita célula de fluxo; (f) medição pelo menos uma vez da concentração de DO do fluido dentro do dito aparelho com a dita sonda de DO e em que, antes de cada 20 medição, a superfície da dita sonda de DO é limpa; (g) cálculo de uma leitura de Δ DO entre a etapa (d) e a etapa (f) ; e (h) correlação de pelo menos o dito valor de Δ DO na etapa (g) com a atividade microbiológica a granel (total) na dita corrente de processo. Esta metodologia pode ser aplicada a vários tipos diferentes de correntes de processos. Em uma realização, a corrente de processo é de um processo selecionado do grupo que consiste em: um processo de fabricação de papel; um processo de água de refrigeração; processamento de alimentos ou bebidas; e um processo de base recreativa. A atividade microbiológica da água a granel é medida ao observar a mudança na concentração de DO (Δ DO) entre as condições de fluxo aberto e fluxo paralisado. Outros parâmetros podem ser utilizados conjuntamente com esta análise. Mais especificamente, ao observar Δ DO, a taxa de 5 consumo de DO pode ser determinada. A taxa de consumo de DO pode então ser correlacionada com a atividade microbiológica na dita corrente de processo, mas a integridade da correlação é melhor quando o ORP é medido conjuntamente com a medição de DO porque a medição de DO pode ser afetada quando o estado de 10 REDOX do fluido da corrente de processo não for oxidante.
As condições de fluxo aberto ocorrem quando o fluido da corrente de processo pode passar através da célula de fluxo e ser medido pela instrumentação analítica que está em comunicação com a célula de fluxo, particularmente uma 15 sonda de DO para medir a concentração de DO do fluido.
As condições de fluxo paralisado referem-se ao caso em que um fluido da corrente de processo não pode mais entrar na célula de fluxo. Sob as condições de fluxo paralisado, o fluido é mantido na célula de fluxo e a célula de fluxo 20 monitora a concentração de DO desse fluido. Sob condições de fluxo aberto, tal como na etapa (d) , a concentração de DO do fluido da corrente de processo deve ser medida por uma quantidade de tempo suficiente de modo que uma leitura exata da concentração de DO da corrente 25 de processo possa ser obtida. Isto pode requerer uma leitura ou mais. Um elemento versado na técnica é capaz de determinar sem experimentação inadequada o número de leituras que devem ser necessárias para começar uma leitura exata da corrente de processo, bem como o intervalo de leitura (s) que devem ser 30 necessárias para começar uma leitura exata da corrente de processo. Sob condições de fluxo paralisado, tal como na etapa (f), uma quantidade de tempo suficiente deve transcorrer antes da primeira medição de DO do fluido na célula de fluxo para assegurar que uma ou mais espécies microbiológicas no dito fluido tenha tempo suficiente para 5 consumir o oxigênio dissolvido no dito fluido. Este período - de tempo pode variar e depende de um ou mais fatores, que podem incluir o tipo de processo que está sendo monitorado e a eficácia do programa microbiológico, que está sendo utilizado antes de implementar as metodologias da presente 10 invenção. Por exemplo, na indústria de papel, se a água de processo for contaminada intensamente com microorganismos, pode levar menos tempo para que os microorganismos consumam o DO. Os tipos de microorganismos (por exemplo, fungos ou bactérias filamentosas) também podem causar impacto na taxa e 15 na extensão do consumo de DO.
Em uma realização, as medições feitas sob condições de fluxo aberto e condições de fluxo paralisado são feitas nos mesmos intervalos de tempo. Em uma realização adicional, as medições feitas sob condições de fluxo aberto e condições 20 de fluxo paralisado são feitas para o mesmo período de tempo e nos mesmos intervalos de tempo.
A corrente de processo pode ser monitorada ' contínua, intermitentemente, ou de uma vez. O monitoramento contínuo prpicia condições em tempo real de modo que as 25 viradas do sistema podem ser detectadas imediatamente na corrente de processo. 0 valor de Δ DO pode ser calculado de várias maneiras.
Em uma realização, a atividade microbiológica a 30 granel é medida ao tomar a mudança máxima na concentração de DO durante um período de fluxo contínuo de água (condições de fluxo aberto) versus as condições de fluxo paralisado quando a água de processo é paralisada pelo fechamento da válvula.
Em outras palavras, a mudança máxima na concentração de DO baseada nas leituras na etapa (d) e na etapa (f) é utilizada para calcular o valor de Δ DO,
Em uma outra realização, o valor de Δ DO é determinado ao fazer a medição de Δ DO médio da etapa (d) e o nível de DO mínimo da etapa (f). Em uma outra realização, o valor de Δ DO é determinado ao tomar a maior medição da etapa (d) e o nível mínimo de DO da etapa (f). Em uma outra realização, o valor de Δ DO é determinado ao tomar a última medição da etapa (d) e o nível mínimo de DO da etapa (f).
Em uma outra realização, a duração da medição e o intervalo de medição para a etapa (d) e a etapa (f) são os 15 mesmos.
Em uma realização adicional, a duração da medição na etapa (d) e na etapa (f) podem estar em qualquer lugar de a 240 minutos.
Em ainda uma outra realização, a duração é de 20 trinta minutos e as medições são registradas cinco vezes durante a etapa (d) e a etapa (f) a intervalos iguais.
I Ainda em uma outra realização, a superfície é limpa, seguida por um atraso de trinta segundos antes que as medições sejam registradas na etapa (d) e na etapa (f). O ORP da corrente de processo pode ser medido conjuntamente com a concentração de DO da corrente de processo.
Em uma realização, o método compreende adicionalmente a medição de ORP na etapa (d) e na etapa (f) 30 pelo menos uma vez e antes de cada medição a superfície da sonda de ORP é limpa. ser adicionados à corrente de processo se o valor de ORP cair abaixo de um nível predeterminado.
Em uma outra realização, se a(s) medição(ões) de ORP cair(em) abaixo de um nível predeterminado, então as medições de DO que são medidas conjuntamente com as medições de ORP não são incluídas no cálculo de Δ DO. Mais especificamente, ao excluir estas medições, um operador do processo pode obtar uma sensação melhor quanto ao fato se o consumo de DO está relacionado à atividade microbiológica ou 10 à química da corrente de processo.
Em uma outra realização, se o nível predeterminado for menor do que aproximadamente 100 mV, então as medições de DO são excluídas porque, quando o ORP está nesta faixa, as condições tipicamente não são oxidantes e o consumo de 15 oxigênio dissolvido pode ser relacionado às condições químicas na corrente de processo.
A resposta aos níveis microbiológicos totais (a granel) em uma corrente de processo pode asumir muitas rotas diferentes.
Em uma realização, se os níveis microbiológicos totais (a granel) forem elevados ou acima de um nível predeterminado considerado como bem apropriado para o processo, o protocolo envolve a adição de uma quantidade eficaz de biocida para colocar os níveis microbiológicos de 25 volta a um nível desejado.
Os biocidas podem ser oxidantes e/ou desoxidantes. Com respeito a um processo de fabricação de papel, os biocidas são selecionados do grupo que consiste em: isotiazolina; glutaraldeído; dibromoni trilo propionamida ; carbamato; compostos de amónio quaternário; hipoclorito de sódio; dióxido de cloro; ácido peracético; ozônio; cloraminas; Stabrex™ (bromo-sulfamato); bromo-cloro-dimetil hidantoína,- dicloro-dimetil hidantoína; monocloramina; hipoclorito de sódio utilizado em combinação com sais de amónio e estabilizantes incluindo dimetil hidantoína, aminoácidos, ácido cianúrico, succinimida, e uréia; e uma combinação destes.
Um ou mais controladores podem ser utilizados para implementar uma resposta ao nível da atividade microbiológica na corrente de processo. Mais especificamente, os controladores podem ser programados para receber dados da corrente de processo, por exemplo, a sonda de DO, para calcular um valor de Δ DO com base na lógica inserida no controlador (por exemplo, um controlador de lógica de programa) , e para implementar uma resposta de acordo com o valor de Δ DO, que pode incluir várias ações tais como o acionamento de uma bomba que alimenta biocidas ou deposita 15 polímeros de controle em uma corrente de processo.
Em uma realização, o controlador é baseado na web. Em uma outra realização, o controlador pode estar em comunicação com pelo menos um dos seguintes: a sonda de ORP, a sonda de DO, o dispositivo de limpeza, uma válvula, ou 20 uma combinação destes.
Em uma outra realização, o controlador recebe sinais de entrada da dita sonda de DO, e implementa um protocolo desejado que é programado no dito controlador.
Em uma outra realização, o controlador é um sistema controlador. "Sistema controlador" e termos similares referem-se a um operador manual ou um dispositivo eletrônico que tem componentes tais como um processador, um dispositivo de memória, um tubo de raios catódicos, um mostrador de cristal líquida, um mostrador de plasma, uma tela de toque, ou um outro monitor, e/ou outros componentes. Em determinados casos, o controlador pode ser operável para a integração com um ou mais circuitos integrado específicos de aplicações, programas, ou algoritmos, um ou mais dispositivos fiados, e/ou um ou mais dispositivos mecânicos. Algumas ou todas as funções do sistema controlador podem estar em um local central, tal como um servidor de rede, para a comunicação 5 através de uma rede de área local, uma rede de área ampla, uma rede sem fio, conexão da Internet, ligação de microondas, ligação infravermelha, e outros ainda. Além disso, outros componentes tais como um condicionador de sinais ou um monitor do sistema podem ser incluídos para facilitar os 10 algoritmos de processamento de sinal.
Em uma outra realização, o protocolo desejado estará alertando um operador ou uma pessoa encarregada do monitoramento da corrente de processo e tratando da corrente de processo.
Em uma outra realização, o protocolo desejado envolve a adição de uma quantidade eficaz de biocida à corrente de processo se o dito valor de Δ DO alcançar um nível predeterminado. O biocida pode ser oxidante e/ou desoxidante. Um monitor de acumulação de sujeira óptica (OFM) pode ser utilizado conjuntamente com a dita célula de fluxo para determinar a natureza/origem do acúmulo de depósito que está ocorrendo na corrente de processo.
Em uma realização, a metodologia da presente 25 invenção compreende adicionalmente a provisão de um monitor de acumualção de sujeira óptica que está em comunicação com a dita corrente de processo; a extração do fluido da dita corrente de processo para o dito monitor de acumulação de sujeira óptica; a medição da formação de depósito com o 30 monitor de acumulação de sujeira óptica; a determinação do tipo de depósitos através da correlação da formação de depósito no monitor de acumulação de sujeira óptica com a dita atividade microbiológica determinada a partir do valor de Δ DO na dita corrente de processo; opcionalmente, a programação de um controlador que está em comunicação com o dito OFM e pelo menos a sonda de DO para adicionar uma ou mais espécies químicas à dita corrente de processo em 5 resposta à correlação entre a dita formação de depósito e a atividade microbiológica.
Em uma realização adicional, a espécie química contém um biocida se a dita correlação indicar que os depósitos formados na acumulação de sujeira óptica são de natureza microbiológica. Por exemplo, se houver uma deposition no OFM e o valor de Δ DO for elevado, então a adição do biocida à dita corrente de processo para combater a formação de depósito e reduzir a atividade microbiológica da corrente de processo é um curso de ação. Os biocidas podem 15 ser oxidantes e/ou desoxidantes.
Em ainda uma outra realização, a espécie química é uma química de controle de depósito se a dita correlação indicar que a dita formação de deposição não é de natureza microbiológica. Por exemplo, se houver uma deposição no OFM e o valor de Δ DO for baixo, então a adição da química de controle de depósito à corrente de processo para combater a formação de depósito é um curso de ação. Há vários tipos de químicas de controle de depósito que são conhecidos de um elemento versado na técnica; por exemplo, há agentes anti- 25 assentamento que ajudam a impedir a formação de depósitos durante um processo de fabricação de papel, e depositam polímeros de controle.
C. MONITORAMENTO DA ATIVIDADE MICROBIOLÓGICA ASSOCIADA COM A SUPERFÍCIE EM UMA CORRENTE DE PROCESSO
A atividade microbiológica associada com a superfície refere-se à atividade microbiana dos microorganismos de superfície, por exemplo, biopelícuias. A atividade microbiológica associada com a superfície de uma corrente de processo é determinada ao medir a concentração de DO da corrente de processo. Outros parâmetros podem ser utilizados conjuntamente com esta 5 análise. Mais especificamente, a metodologia contém as seguintes etapas: (a) conexão de um aparelho a uma corrente de processo, em que o dito aparelho compreende uma célula de fluxo que contém uma pluralidade de aberturas, em que pelo menos uma abertura é uma entrada da célula de fluxo para o 10 fluido extraído da dita corrente de processo e pelo menos uma abertura é uma saída da célula de fluxo para o fluido que sai da dita célula de fluxo, uma sonda de DO unida a uma das ditas aberturas, opcionalmente uma sonda de ORP unida a uma das ditas aberturas, opcionalmente um dispositivo de limpeza 15 unido a uma das ditas aberturas, opcionalmente um primeiro conduto unido à entrada da célula de fluxo, opcionalmente um segundo conduto unido à saída da célula de fluxo, e opcionalmente uma válvula associada com a dita célula de fluxo; (b) extração de fluido da dita corrente de processo 20 para a dita célula de fluxo; (c) abertura da válvula do dito aparelho para permitir que o fluido seja extraído para a dita célula de fluxo; (d) medição pelo menos uma vez da r concentração de DO da dita corrente de processo com a dita sonda de DO, e em que a dita sonda de DO não é limpa antes de cada medição; (e) limpeza da superfície da dita sonda de DO; (f) medição pelo menos uma vez da concentração de DO do fluido dentro do dito aparelho com a dita sonda de DO e opcionalmente em que, antes de cada medição, a superfície da dita sonda de DO é limpa; (g) cálculo de uma leitura de Δ DO 30 entre a etapa (d) e a etapa (t) ; e (h) correlação de pelo menos o dito valor de Δ DO na etapa (g) com a atividade biológica associada com a superfície. Esta metodologia pode ser aplicada a vários tipos diferentes de correntes de processos. Em uma realização, a corrente de processo é de um processo selecionado do grupo que consiste em: um processo de 5 fabricação de papel; um processo de água de refrigeração; - processamento de alimentos ou bebidas; e um processo de base recreativa.
A atividade da biopelícula é calculada pela diferença nas medições de DO feitas antes da limpeza versus 10 imediatamente depois da limpeza durante as condições de fluxo aberto. Outros parâmetros podem ser utilizados conjuntamente com esta análise. A integridade da correlação do valor de Δ DO com a atividade da biopelícula é melhor quando a ORP é medida conjuntamente com a medição de DO porque a medição de 15 DO pode ser afetada quando o estado de REDOX do fluido da corrente de processo não é oxidante.
As condições de fluxo aberto ocorrem quando o fluido da corrente de processo pode passar através da célula de fluxo e ser medido pela instrumentação analítica que está 20 em comunicação com a célula de fluxo, particularmente uma sonda de DO para medir a concentração de DO do fluido. Sob condições de fluxo aberto, tal como na etapa r (d) e na etapa (f) , uma quantidade de tempo suficiente antes da medição deve transcorrer de modo que, se houver uma 25 acumulação de biopelícula, então vai haver uma quantidade de tempo suficiente para ocorrer a acumulação de biopelícula. Este período de tempo pode variar em vários fatores incluindo o tipo de processo que está sendo monitorado e a eficácia do programa microbiológico atual, que está sendo utilizado 30 atualmente antes da implementação desta metodologia. Por exemplo, na indústria de papel, se a água de processo for contaminada intensamente com microorganismos, pode levar menos tempo para que os microorganismos consumam DO. Os tipos de microorganismos (por exemplo, fungos ou bactérias filamentosas) também podem causar impacto na taxa e na extensão do consumo de DO.
Em uma realização, as medições feitas sob condições 5 de fluxo aberto e condições de fluxo paralisado são feitas nos mesmos intervalos de tempo. Em uma realização adicional, as medições feitas sob condições de fluxo aberto e condições de fluxo paralisado são feitas para o mesmo período de tempo e nos mesmos intervalos de tempo.
A corrente de processo pode ser monitorada contínua, intermitente, ou de uma vez. O monitoramento contínuo propicia condições em tempo real de modo que as viradas do sistema possam ser detectadas imediatamente na corrente de processo. O valor de Δ DO pode ser calculado de várias maneiras.
Em uma realização, o valor de Δ DO é determinado ao tomar a medição de DO mais baixa na etapa (d) e a medição de DO médio da etapa (f) .
Em uma outra realização, o valor de Δ DO é determinado ao tomar a medição de DO mais baixa da etapa (d) . e o nível de DO mais elevado da etapa (f).
Em uma outra realização, o valor de Δ DO é determinado ao tomar a última medição da etapa (d) e o nível 25 de DO mais elevado da etapa (f).
Em uma outra realização, as medições de DO são feitos e registradas cinco vezes durante um intervalo de tempo selecionado com o fluxo contínuo, mas não há nenhuma limpeza da sonda com a lâmina antes de qualquer uma destas 30 medições.
Em uma outra realização, um minuto antes de expirar o intervalo de tempo selecionado, as sonda são limpas e duas medições consecutivas são feitas e registradas, O ORP da corrente de processo pode ser medido conjuntamente com a concentração de DO da corrente de processo.
Em uma realização, o método compreende • adicionalmente a medição de ORP na etapa (d) e na etapa (f) pelo menos uma vez e, antes de cada medição, a limpeza da superfície da sonda de ORP, em que a sonda de ORP não é limpa na etapa (d) e opcionalmente em que a dita sonda de ORP é 10 limpa na etapa (f) . Opcionalmente, um ou o mais oxidantes podem ser adicionados à corrente de processo se o valor de ORP cair abaixo de um nível predeterminado.
Em uma outra realização, se as ditas medições de ORP cairem abaixo de um nível predeterminado, então as 15 medições de DO que são medidas conjuntamente com as medições de ORP não podem ser incluído no cálculo de Δ DO que é utilizado na determinação da atividade microbiológica da corrente de processo. Mais especificamente, ao excluir estas medições, um operador do processo pode obter uma sensação 20 melhor a respeito do fato se o consumo de DO está relacionado à atividade microbiológica ou à química da corrente de processo. ' Em uma outra realização, se o nível predeterminado for menor do que aproximadamente 100 mV, então as medições de 2 5 DO são excluídas porque quando o ORP está nesta faixa as condições não são oxidantes e o consumo de oxigênio dissolvido pode ser relacionado às condições químicas na corrente de processo.
Em uma outra realização, a sonda de DO, a sonda de 3 0 ORP, ou uma combinação destas é limpa por um dispositivo de limpeza que contém uma lâmina .
Em uma outra realização, a lâmina esfrega a superfície da sonda duas vezes. A resposta aos níveis microbiológicos associados com a superfície em uma corrente de processo pode assumir muitas rotas diferentes.
Em uma realização, se os níveis microbiológicos associados com a superfície forem elevados ou acima de um • nível predeterminado considerado como bem apropriado para o processo, o protocolo envolve a adição de uma quantidade eficaz de biocida para colocar os níveis microbiológicos de volta a um nível desejado. Os biocidas podem ser oxidantes e/ou desoxidantes. Com respeito a um processo de fabricação de papel, os biocidas são selecionados do grupo que consiste em: isotiazolina; glutaraldeído; dibromonitrilo propionamida; carbamato; compostos de amónio quaternário; hipoclorito de 15 sódio; dióxido de cloro;ácido peracético; ozônio; cloraminas; Stabrex™ (bromo-sulfamatO); bromo-cloro-dimetil hidantoína; dicloro-dimetil hidantoína; monocloramina; hipoclorito de sódio utilizado em combinação com sais de amónio e estabilizantes incluindo dimetil hidantoína, aminoácidos, 20 ácido cianúrico, succinimida, e uréia; e uma combinação destes. Um ou o mais controladores podem ser | para implementar uma resposta ao nível de atividade microbiológica na corrente de processo. Mais especificamente, 25 os controladores podem ser programados para receber dados da corrente de processo, por exemplo, da sonda, para calcular um valor de Δ DO com base na lógica inserida no controlador (por exemplo, um controlador de lógica de programa), e para executar uma resposta de acordo com o valor de Δ DO, que 3 0 pode incluir várias ações tais como o aiconamento de uma bomba que alimente o biocida em uma corrente de processo. Em uma realização, o controlador é baseado na web.
Em uma outra realização, o controlador pode estar em comunicação com pelo menos um dos seguintes: a sonda de ORP, a sonda de DO, o dispositivo de limpeza, uma válvula, ou uma combinação destes.
Em uma outra realização, o controlador recebe • sinais de entrada da dita sonda de DO, e implementa um protocolo desejado que é programado no dito controlador.
Em uma outra realização, o controlador é um sistema controlador. "Sistema controlador" e termos similares referem-se a um operador manual ou um dispositivo eletrônico que tem componentes tais como um processador, um dispositivo de memória, um tubo de raios catódicos, um mostrador de cristal líquida, um mostrador de plasma, uma tela de toque, ou um outro monitor, e/ou outros componentes. Em determinados casos, o controlador pode ser operável para a integração com um ou mais circuitos integrados específicos de aplicações, programas, ou algoritmos, um ou mais dispositivos fiados, e/ou um ou mais dispositivos mecânicos. Algumas ou todas as funções do sistema controlador podem estar em um local central, tal como um servidor de rede, para uma comunicação através de uma rede de área local, uma rede de área ampla, uma rede sem fio, uma conexão da Internet, uma ligação de 1 microondas, uma ligação infravermelha, e outros ainda. Além disso, outros componentes tais como um condicionador de 25 sinais ou um monitor do sistema podem ser incluídos para facilitar os algoritmos de processamento de sinal.
Em uma outra realização, o protocolo desejado estará alertando um operador ou uma pessoa encarregada do monitoramento da corrente de processo e tratando da corrente 30 de processo.
Em uma outra realização, o protocolo desejado envolve a adição de uma quantidade eficaz de biocida à corrente de processo se o dito valor de Δ DO alcançar um nível predeterminado. O biocida pode ser oxidante e/ou desoxidante.
Um monitor de acumulação de sujeira óptica (OFM) pode ser utilizado conjuntamente com dita célula de fluxo 5 para determinar a natureza/origem do acúmulo de depósito que • está ocorrendo na corrente de processo.
Em uma realização, a metodologia da presente invenção compreende adicionalmente a provisão de um monitor de acumulação de sujeira óptica que está em comunicação com a 10 dita corrente de processo; a extração do fluido da dita corrente de processo para o dito monitor de acumulação de sujeira óptica; a medição da formação de depósito com o monitor de acumulação de sujeira óptica; a determinação do tipo de depósitos mediante a correlação da formação de 15 depósito no monitor de acumulação de sujeira óptica com a dita atividade microbiológica determinada a partir do valor de Δ DO na dita corrente de processo; opcionalmente, a programação de um controlador que está em comunicação com o dito OFM e pelo menos uma sonda de DO para adicionar uma ou 20 mais espécies químicas à dita corrente de processo em resposta à correlação entre a dita formação de depósito e a atividade microbiológica.
Em uma realização adicional, a espécie química contém um biocida se a dita correlação indicar que os 25 depósitos formados na acumulação de sujeira óptica são de natureza microbiológica. Por exemplo, se houver uma deposição no OFM e o valor de Δ DO for elevado, então a adição do biocida à dita corrente de processo para combater a formação de depósito e reduzir a atividade microbiológica da corrente 30 de processo é um curso de ação. O biocida pode ser oxidante e/ou desoxidante.
Em ainda uma outra realização, a espécie química é uma química de controle de depósito se a dita correlação indicar que a dita formação de deposição não é de natureza microbiológica. Por exemplo, se houver uma deposição no OFM e . o valor de Δ DO for baixo, então a adição da química de controle de depósito à corrente de processo para combater a ’ formação de depósito é um curso de ação. Há vários tipos de químicas de controle de depósito que são conhecidos de um elemento versado na técnica; por exemplo, há agentes anti- asentamento que ajudam a impedir a formação de depósito 10 durante um processo da fabricação de papel, e deposita polímeros de controle.
D. MONITORAMENTO DA ATIVIDADE MICROBIOLÓGICA A GRANEL E ASSOCIADA COM A SUPERFÍCIE EM UMA CORRENTE DE PROCESSO
A atividade microbiológica a granel pode ser 15 monitorada conjuntamente com a atividade microbiológica associada com a superfície. Um método de medição da atividade microbiológica a granel e da atividade microbiológica associada com a superfície em uma corrente de processo compreende: (a) a conexão de um aparelho à dita corrente de 20 processo, em que o dito aparelho compreende uma célula de fluxo que contém uma pluralidade de aberturas, em que pelo menos uma abertura é uma entrada da célula de fluxo para o ’ fluido extraído da dita corrente de processo e pelo menos uma abertura é uma saída da célula de fluxo para o fluido que sai da dita célula de fluxo, uma sonda de DO unida a uma das ditas aberturas, opcionalmente uma sonda de ORP unida a uma das ditas aberturas, opcionalmente um dispositivo de limpeza unido a uma das ditas aberturas, opcionalmente um primeiro conduto unido à entrada da célula de fluxo, opcionalmente um 30 segundo conduto unido à saída da célula de fluxo, e opcionalmente uma válvula associada com a dita célula de fluxo; (b) a extração de fluido da dita corrente de processo para a dita célula de fluxo; (c) a abertura da válvula do dito aparelho para permitir que o fluido seja extraído para a dita célula de fluxo; (d) a medição pelo menos uma vez da concentração de DO da dita corrente de processo com a dita sonda de DO, em que a dita sonda de DO não é limpa antes de 5 cada medição; (e) a limpeza da superfície da dita sonda de DO; (f) a medição pelo menos uma vez da concentração de DO do fluido dentro do dito aparelho com a dita sonda de DO opcionalmente, em que, antes de cada medição, a superfície da dita sonda de DO é limpa; (g) o fechamento da válvula do dito 10 aparelho para impedir que o fluido seja extraído para a dita célula de fluxo; (h) a medição pelo menos uma vez da concentração de DO do fluido dentro do dito aparelho com a dita sonda de DO, em que, antes de cada medição, a superfície da dita sonda de DO é limpa; (i) o cálculo de uma leitura de Δ DO entre a etapa (f) e a etapa (h) e a correlação de pelo menos o dito valor de Δ DO com a dita atividade microbiológica a granel na dita corrente de processo; e (j) o cálculo de uma leitura de Δ DO entre a etapa (d) e a etapa (f) e a correlação de pelo menos o dito valor de Δ DO com a 20 dita atividade microbiológica associada com a superfície na dita corrente de processo. Em uma outra realização, o monitoramento é configurado de modo que um operador possa alternar/comutar entre a atividade microbiológica a granel (Modo Normal) e/ou 25 a atividade associada com a superfície (Modo de Biopelícula). A Figura 8 ilustra uma realização deste mecanismo através de um fluxograma. Em uma outra realização, o método compreende adicionalmente a medição do ORP na etapa (d), na etapa (f), e 3 0 na etapa (h) pelo menos uma vez, em que a sonda de ORP não é limpa na etapa (d), opcionalmente em que a dita sonda de ORP é limpa na etapa (f) , e em que a sonda de ORP é limpa na etapa (h); opcionalmente, a adição de um ou mais oxidantes à dita corrente de processo se o valor de ORP cair abaixo de um nível predeterminado; e, opcionalmente, a não utilização de medições de DO no cálculo do dito valor de Δ DO se o dito 5 valor de ORP cair abaixo de um nível predeterminado. • Em uma outra realização, a formação de depósito da corrente de processo também pode ser monitorada conjuntamente com esta metodologia. Mais especificamente, a metodologia da presente invenção compreende adicionalmente a provisão de um 10 monitor de acumulação de sujeira óptica que fica em comunicação com a dita corrente de processo; a extração do fluido da dita corrente de processo para o dito monitor de acumulação de sujeira óptica; a medição da formação de depósito com o dito monitor de acumulação de sujeira óptica; a determinação do tipo de depósitos mediante a correlação da formação de depósito no dito monitor de acumulação de sujeira óptica com a dita atividade microbiológica determinada a partir do valor de Δ DO na dita corrente de processo; opcionalmente, a programação de um controlador para adicionar 20 uma ou mais espécies químicas à dita corrente de processo em resposta à dita correlação entre a dita formação de deposição e a atividade microbiológica. Os seguintes exemplos não devem ser limitadores.
EXEMPLOS EXEMPLO 1
Uma corrente de processo é extraída para uma célula de fluxo através de um primeiro conduto. Uma ou mais válvulas regulam o fluxo para uma célula de fluxo. Um dreno associado com o primeiro conduto e uma ou mais válvulas impede o 30 retorno à corrente de processo ou auxilia no controle do entupimento dos sólidos presentes na corrente de processo. Sob condições de fluxo aberto, a válvula é posicionada para permitir que o fluido passe para a célula de fluxo. À célula de fluxo, são unidos uma sonda de DO, uma sonda de ORP e um dispositivo de limpeza (por exemplo, uma lâmina ) . O fluido passa através da célula de fluxo para a análise. Dependendo do monitoramento (combinação a • granel/associada com a superfície), a válvula é girada em uma posição fechada e/ou uma posição aberta para permitir que o fluido flua para a célula de fluxo e a concentração de DO e/ou ORP é registrada de acordo com um dos protocolos de 10 processo acima mencionados. O fluido que passa através da célula de fluxo sai através de um dreno. O fluido que flui para o dreno pode ser drenado de volta à corrente de processo, por exemplo, para a caixa da máquina de um processo de fabricação de papel. A Figura 9 fornece um diagrama 15 esquemático de instalação da célula de fluxo e o fluxo de uma corrente de processo através da configuração da célula de fluxo. Um monitor de OFM também pode ser associado com a corrente de processo. Uma ou mais válvulas regulam o fluxo 20 para um OFM. A Figura 10 fornece um diagrama esquemático da célula de fluxo configurada conjuntamente com um monitor de OFM, bem como o fluxo da corrente de processo através da I configuração da célula de fluxo e do OFM. Dependendo do nível de atividade microbiológica 25 e/ou de depósitos na corrente de processo, a química apropriada que corrige o problema pode ser alimentada na corrente de processo. Por exemplo, um controlador pode transmitir um sinal a uma bomba que aciona um solenoide associado com um mecanismo de alimentação. 0
EXEMPLO 2
Uma corrente lateral de água de processo de papel de uma usina de papel localizada na Alemanha foi escoada através do dispositivo do monitoramento (2 litros por segundo). Essa usina produz folha fresca revestida e sem revestimento e utiliza um estabilizante-oxidante para o biocontrole. A válvula no dispositivo de monitoramento foi aberta e fechada a intervalos de 60 minutos para iniciar e paralisar o fluxo para a câmara de monitoramento de célula de fluxo. Os valores de ORP e de LDO foram medidos a intervalos de dez minutos. Os dados dos dispositivos do monitoramento de ORP e de LDO foram coletados por um registrados de eventos de dados e enviados a um servidor na web para a exibição em um site da Web. Os dados foram descarregados so site da Web e foram analisados para determinar o impacto das condições do programa e do processo de biocontrole na atividade microbiana. Nessa aplicação, a invenção foi utilizada em combinação com um OFM para determinar a natureza/origem de depósitos problemáticos. Por exemplo, se a deposição e a atividade forem elevadas, é provável que os depósitos sejam de natureza biológica. Por outro lado, se a deposição for elevada e a atividade microbiana for baixa, é improvável que os microorganisos estejam contribuindo para os depósitos e os esforços na solução de problemas devem ser focalizados em outra parte. O exemplo fornecido na Figura 6 demonstra o impacto de uma parada programada da máquina sobre o ORP, a atividade microbiano, e a deposição (OFM) na água de processo estagnada. A atividade microbiana é relatada como Δ DO. A máquina foi paralisada em 04 de agosto. Imediatamente depois deste evento, houve um aumento intenso no valor de Δ DO, que coincidiu com uma diminuição no ORP e um aumento na acumulação de sujeira de superfície tal como medido pelo OFM. Estes dados sugerem que o programa à base de oxidante não era persistente e não controlou adequadamente o crescimento microbiano e a formação de depósito durante este incidente. O exame microscópico dos depósitos da superfície confirmou as altas densidades dos microorganismos, incluindo bactérias filamentosas.
EXEMPLO 3
Uma corrente lateral de água de processo de papel de uma usina de papel localizada nos Eestados Unidos foi escoada através do dispositivo de monitoramento (0,25 litro por segundo). Essa usina muda frequentemente o teor de fibra do produto de papel, o que pode ter um impacto drástico sobre o desempenho de um programa de biocontrole. Especificamente, essa usina utiliza uma pasta de Azoto que aumenta a demanda de halogênio no sistema de água de processo. A válvula do dispositivo de monitoramento foi aberta e fechada a intervalos de trinta minutos para iniciar e paralisar o fluxo para a câmara de monitoramento de célula de fluxo. Os valores de ORP e de LDO foram medidos a intervalos de seis minutos. Os dados dos dispositivos de monitoramento de ORP e de LDO foram coletados por um registrado de eventos de dados ou descarregados em um computador ao utilizar o software 20 fornecido com o dispositivo de monitoramento. Imediatamente depois da instalação do dispositivo de monitoramento, foi observado que mudanças no processo causam imediatamente um impacto no desempenho do programa de biocontrole com base nas medições de ORP, dos níveis de . 25 atividade microbiana, e na acumulação de sujeira na superfície medida com o OFM. O exemplo fornecido na Figura 7 »* demonstra o impacto de uma mudança no teor de fibra em ORP, na atividade microbiana, e na deposição (OFM). A atividade microbiana é relatada como LDO (% de saturação) e uma diferença maior entre o LDO base durante as condições de fluxo aberto e o LDO medido durante as condições de fluxo paralisado indica uma atividade microbiana mais elevada. Estes dados sugerem que o programa à base de oxidante não controlou adequadamente o crescimento microbiano e a formação de depósito quando a pasta de aumento da demanda de oxidante de grau Azoto foi utilizado. Portanto, o programa deve ser modificado para um controle melhorado do depósito durante a manufatura deste grau particular.
EXEMPLO 4
O monitor de oxigênio dissolvido mede o oxigênio dissolvido na água de amostra continuamente. O programa de monitoramento é controlado por um PLC (Controlador de Lógico Programável), que irá ler e manter um valor de LDO medido até que o ciclo do programa seja completado. O PLC também controla uma unidade , a qual limpa a face do sensor, e uma válvula de esferas motorizada, a qual pode paralisar o fluxo de água através da célula de amostra. Dois modos básicos de monitoramento estão disponíveis: Modo de Atividade Microbiológica a Granel (BMA) e Modo de Atividade Microbiológica Associada com a Superfície (SAMA). Ambos os modos utilizam três variáveis para ajustar o programa às necessidades da aplicação particular: X, Xt e Xti. Mais especificamente, X é o tempo aberto e o tempo fechado da válvula de esferas em minutos, Xt é o número de leituras de LDO armazenadas durante o tempo X, e Xti é o intervalo entre as leituras de LDO. Enquanto a válvula de esferas estiver aberta e a amostra estiver fluindo, as leituras de LDO devem ser estáveis, refletindo o estado atual na fonte de amostra. Quando a válvula de esferas fechar e o fluxo de amostra paralisar o oxigênio dissolvido no estado fechado, a célula de fluxo tenderá a ser esgotada pela reação com material orgânico. No Modo BMA, todas as leituras são feitas imediatamente depois de a sonda ter sido limpa. O valor de delta DO fornece uma medida da atividade microbiana no corpo da amostra ao refletir o consumo de oxigênio dissolvido durante o metabolismo. No Modo SAMA, o eletrodo não é limpo para a primeira parte di ciclo de abertura da válvula. Durante este tempo, pode haver uma acumulação de biopelícula na superfície 5 do eletrodo. O eletrodo é então limpo e a diferença mostra o . nível de biopelícula acumulado durante a primeira parte do ciclo. Quando a válvula de esferas fecha, as leituras são feitas tal como no Modo BMA. TABELA I - MODO BMA X = 10; Xt = 5
Figure img0001
MAX = média de leituras 1 > 5 MIN = leitura mínima de 6 > 10 Atividade: BMA = MAX - MIN Tabela II - Modo SAMA (leituras 1-7) e Modo BMA
Figure img0002
Figure img0003
B MIN = Leitura 5 B MAX = Média das leituras 6 e 7 MIN = Leitura minima de 8 > 12 Atividade: 5 BMA = BMAX - MIN SAMA + BMAX - BMIN

Claims (6)

1. MÉTODO PARA MONITORAR A ATIVIDADE DE ÁGUA MICROBIOLÓGICA A GRANEL (TOTAL) E ATIVIDADE MICROBIOLÓGICA ASSOCIADA À SUPERFÍCIE EM UM CORRENTE DE PROCESSO, caracterizado por compreender: a. conectar um aparelho a uma corrente de processo, em que o dito aparelho compreende uma célula de fluxo (1) que contém uma pluralidade de aberturas, em que uma abertura é uma entrada da célula de fluxo (13) para o fluido extraído da dita corrente de processo e uma abertura é uma saída da célula de fluxo (14) para o fluido que sai da dita célula de fluxo, uma sonda de oxigênio dissolvido (DO) (2) contendo uma cabeça do sensor de DO, em que a dita sonda de DO é conectada a uma das ditas aberturas e em que uma porção da referida cabeça do sensor de DO se projeta na referida célula de fluxo; uma sonda de potencial de oxidação-redução (ORP) (3) contendo uma cabeça do sensor ORP, em que a dita sonda de ORP está conectada a uma das ditas aberturas e em que uma porção da referida cabeça do sensor de ORP se projeta para a referida célula de fluxo; um dispositivo de limpeza (7) acoplado à célula de fluxo; um primeiro conduto (4) unido à entrada da célula de fluxo; um segundo conduto (5) unido à saída da célula de fluxo, e uma válvula (6) que é fixada ao primeiro conduto, em que o aparelho está conectado ao corrente de processo através do referido primeiro conduto (4); b. a abertura da válvula (6) do dito aparelho para permitir que o fluido seja extraído para a dita célula de fluxo (1); c. a extração de fluido da dita corrente de processo para a dita célula de fluxo; d. medir uma vez da concentração de DO da dita corrente de processo com a dita sonda de DO (2), e em que, antes de cada medição, a superfície da dita sonda de DO não é limpa; e. limpeza da superfície da dita sonda de DO; f. medir uma vez da concentração de DO do fluido dentro do dito aparelho com a dita sonda de DO, em que, antes de cada medição, da dita superfície da sonda de DO é limpa; g. fechamento da válvula do dito aparelho para impedir que fluido seja extraído para a dita célula de fluxo; h. a medição de pelos menos uma vez a concentração de DO do fluido dentro do dito aparelho com a dita sonda de DO, e em que, antes de cada medição, a superfície da dita sonda DO é limpa; i. o cálculo de uma leitura de Δ DO entre a etapa (f) e a etapa (h) e, a correlação do dito valor de Δ DO com a atividade microbiológica a granel na dita corrente de processo; j. o cálculo de uma leitura de Δ DO entre a etapa (d) e a etapa (f) e, a correlação do dito valor de Δ DO com a atividade microbiológica associada à superfície na dita corrente de processo.
2. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender adicionalmente a medição de ORP nas etapas (d), etapa (f) e etapa (h) uma vez e antes de cada medição nas etapas (f) e etapa (h), mas não na etapa (d), limpeza da sonda de ORP (3) superfície.
3. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender adicionalmente o fornecimento de um controlador programado que está em comunicação com um dos seguintes: a sonda de ORP (2), a sonda de DO (3), o dispositivo de limpeza (7) ou uma combinação dos mesmos.
4. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo dito controlador receber sinais de entrada da dita sonda de DO (2), e implementa um protocolo desejado que é programado no dito controlador.
5. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo dito protocolo envolver a adição de uma quantidade eficaz de biocida na corrente de processo se o dito Δ DO da etapa (i) e/ou etapa (j) atingir um nível predeterminado.
6. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender adicionalmente: fornecimento de um monitor de acumulação de sujeira óptica que está em comunicação com a dita corrente de processo; extração de fluido da dita corrente de processo para dito o monitor de acumulação de sujeira óptica; medição da formação de depósitos com o dito monitor de acumulação de sujeira óptica; determinar o tipo de depósitos correlacionando a formação de depósitos no dito monitor de acumulação de sujeira óptica com a dita atividade microbiológica determinada a partir do Δ DO da etapa (i) e/ou etapa (j) na dita corrente de processo; programar um controlador para adicionar uma ou mais espécies químicas na dita corrente de processo em resposta a dita correlação entre a dita formação de deposição e atividade microbiológica.
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