RS64204B1 - Sistem i način praćenja procesne vode tretirane sa biocidom pomoću senzora za kiseonik - Google Patents

Description

Oblast pronalaska

Predmetni pronalazak se odnosi na postupak za praćenje procesne vode tretirane biocidom pomoću senzora kiseonika.

Osnovne informacije o pronalasku

Poznate su različite tehnike za praćenje procesne vode.

Sažetak pronalaska

Predmetni pronalazak ima za cilj da obezbedi metod za praćenje procesne vode koja se tretira biocidom.

Prema tome, u skladu sa otelotvorenjem (koji se ne obuhvata patentnim zahtevom) obezbeđen je sistem za dodavanje oksidacionog biocida u procesnu vodu i praćenje procesne vode radi potencijalne razgradnje biocida, čime se formira, kao rezultat takve razgradnje, aktivno jedinjenje halogena, sistem koji uključuje: cev za dodavanje biocida za dovod biocida u procesnu vodu na ulazu za biocid; i modul za detekciju razgradnje uključujući senzor rastvorenog kiseonika nizvodno od ulaza za biocid.

U skladu sa otelotvorenjem, procesna voda je u rashladnom tornju. U skladu sa alternativnim preferiranim otelotvorenjem predmetnog pronalaska, procesna voda je u mlinu za papir. Procesna voda u mlinu za papir po mogućnosti sadrži skrob. U skladu sa dodatnim preferiranim otelotvorenjem predmetnog pronalaska, procesna voda je u pogonu za proizvodnju šećera.

U skladu sa otelotvorenjem, sistem dalje uključuje sistem za proizvodnju biocida za proizvodnju oksidacionog biocida sinhrono sa dodavanjem. Po mogućnosti, sistem proizvodnje biocida proizvodi oksidizirajuće biocide miješanjem hipohlorita oksidanta i amonijumove soli. U preferiranom otelotvorenju, amonijumova so se bira između amonijum karbamata, amonijum karbonata, amonijum bikarbonata, amonijum bromida, amonijum hlorida, amonijum sulfata, amonijum sulfamata i amonijum hidroksida. Po mogućnosti, amonijumova so se bira između amonijum karbamata, amonijum bromida i amonijum sulfata.

U skladu sa otelotvorenjem, senzor rastvorenog kiseonika je senzor rastvorenog kiseonika baziran na luminiscenciji. Po mogućnosti, sistem dalje uključuje kontroler koji snima merenja senzora rastvorenog kiseonika. U skladu sa otelotvorenjem, kontroler uključuje ekran koji prikazuje upozorenje na osnovu merenja senzora rastvorenog kiseonka. Po mogućnosti, kontroler obuhvata funkciju za slanje upozorenja na udaljeno mesto.

U skladu sa otelotvorenjem, kontroler, kada radi u pozadinskom načinu rada, stvara osnovnu vrednost za nivo rastvorenog kiseonika. Po mogućnosti, kontroler upozorava ako nivo rastvorenog kiseonika bude odstupio od osnovne vrednosti više od prethodno postavljenog praga. U skladu sa preferiranim otelotvorenjem predmetnog pronalaska, kontroler, kada radi u načinu dodavanja, upozorava ako postoji smanjenje u nivoima rastvorenog kiseonika tokom dodavanja biocida ili u produženom periodu merenja odmah nakon dodavanja biocida. Po mogućnosti, produženi period merenja je 30 minuta, 20 minuta ili 10 minuta.

U skladu sa otelotvorenjem kontroler je u komunikaciji sa sistemom za proizvodnju biocida za proizvodnju oksidacionog biocida sinhrono sa dodavanjem. Po mogućnosti, kontroler ima funkcionalnost kontrole nad proizvodnim sistemom biocida.

U skladu sa preferiranim otelotvorenjem predmetnog pronalaska, vreme za protok procesne vode od ulaza za biocid do senzora rastvorenog kiseonika nije više od 30 minuta, po mogućnosti ne više od 20 minuta, po mogućnosti ne više od 10 minuta. U skladu sa preferiranim otelotvorenjem predmetnog pronalaska, aktivno jedinjenje halogena se bira iz grupe koja se sastoji od HOCl, HOBr, NHCl2i NH2Br. Po mogućnosti, senzor rastvorenog kiseonika se nalazi u toku procesne vode.

U skladu sa predmetnim pronalaskom, u procesu dodavanja oksidacionog biocida u procesnu vodu, takođe je obezbeđena metoda za praćenje potencijalne razgradnje biocida, čime se formira, kao rezultat takve razgradnje, aktivno halogeno jedinjenje, metoda uključuje: obezbeđivanje senzora rastvorenog kiseonika u toku pomenute procesne vode nizvodno od ulaza za biocid;

i periodično merenje nivoa rastvorenog kiseonika u procesnoj vodi, naznačeno time što vreme potrebno da pomenuta procesna voda teče iz pomenutog ulaza za biocid u pomenuti senzor rastvorenog kiseonika nije duže od 30 minuta.

U skladu sa preferiranim otelotvorenjem predmetnog pronalaska, procesna voda je u rashladnom tornju. U skladu sa dodatnim preferiranim otelotvorenjem predmetnog pronalaska, procesna voda je u mlinu za papir.

Poželjno je da procesna voda u mlinu za papir sadrži skrob. U skladu sa alternativnim, preferiranim otelotvorenjem predmetnog pronalaska, procesna voda je u pogonu za proizvodnju šećera.

U skladu sa preferiranim otelotvorenjem predmetnog pronalaska, postupak dalje uključuje proizvodnju oksidacionog biocida sinhrono sa dodavanjem oksidacionog biocida u procesnu vodu. Po mogućnosti, proizvodnja uključuje proizvodnju oksidacionog biocida mešanjem hipohloritnog oksidansa i soli amonijuma. U skladu sa preferiranim otelotvorenjem predmetnog pronalaska, amonijumova so se bira iz amonijevog karbamata, amonijevog karbonata, amonijevog bikarbonata, amonijevog bromida, amonijevog hlorida, amonijevog sulfata, amonijevog sulfamata i amonijevog hidroksida. Po mogućnosti, amonijumova so se bira između amonijum karbamata, amonijum bromida i amonijum sulfata.

U skladu sa preferiranim otelotvorenjem predmetnog pronalaska, senzor rastvorenog kiseonika je senzor rastvorenog kiseonika baziran na luminiscenciji. Po mogućnosti, postupak dalje uključuje prenošenje nivoa rastvorenog kiseonika kontroleru. U skladu sa preferiranim otelotvorenjem predmetnog pronalaska, kontroler uključuje ekran koji prikazuje upozorenje, na osnovu merenja senzora rastvorenog kiseonika. Po mogućnosti, kontroler obuhvata funkciju za slanje upozorenja na udaljeno mesto.

U skladu sa preferiranim otelotvorenjem predmetnog pronalaska, kontroler, kada radi u pozadinskom načinu rada, stvara osnovnu vrednost za nivo rastvorenog kiseonika. Po mogućnosti, kontroler upozorava ako nivo rastvorenog kiseonika bude odstupio od osnovne vrednosti više od prethodno postavljenog praga. U skladu sa preferiranim otelotvorenjem predmetnog pronalaska, kontroler, prilikom načina rada dodavanja, upozorava ako postoji smanjenje u nivou rastvorenog kiseonika tokom dodavanja ili u produženom periodu merenja posle dodavanja. Po mogućnosti, produženi period merenja je 30 minuta, 20 minuta ili 10 minuta.

U skladu sa preferiranim otelotvorenjem predmetnog pronalaska, kontroler je u komunikaciji sa sistemom za proizvodnju biocida, za proizvodnju oksidacionog biocida sinhrono sa hranjenjem. Po mogućnosti, kontrolor ima funkcionalnost kontrole nad proizvodnim sistemom biocida.

U skladu sa preferiranim otelotvorenjem predmetnog pronalaska, vreme za protok procesne vode od ulaza za biocid do senzora rastvorenog kisika nije više od 20 minuta, po mogućnosti ne više od 10 minuta. U skladu sa preferiranim otelotvorenjem predmetnog pronalaska, aktivno jedinjenje halogena se bira iz grupe koja se sastoji od HOCl, HOBr, NHCl2 i NH2Br. Po mogućnosti, senzor rastvorenog kiseonika se nalazi u toku procesne vode.

Kratak opis crteža

Predmetni pronalazak će biti razumljiv i potpuniji nakon sledećih detaljnih opisa, koji se razmatraju zajedno sa crtežima na kojima:

Slika 1 je pojednostavljena šema sistema u skladu sa jednim otelotvorenjem predmetnog pronalaska;

Slika 2 je pojednostavljena šema sistema u skladu sa još jednim otelotvorenjem predmetnog pronalaska;

Slika 3 je grafikon koji pokazuje nivo rastvorenog kiseonika i brzinu korozije čelika u procesnoj vodi kao funkciju vremena;

Slika 4 je grafikon koji pokazuje nivo rastvorenog kiseonika i potencijal oksidacije-redukcije u procesnim vodama kao funkciju vremena;

Slika 5 je grafikon koji pokazuje nivo rastvorenog kiseonika i brzinu korozije bakra u procesnim vodama kao funkciju vremena;

Slika 6 je grafikon koji pokazuje nivo rastvorenog kiseonika i nivo ukupnog hlora u procesnim vodama kao funkciju vremena;

Slika 7 je grafikon koji pokazuje nivo rastvorenog kiseonika i brzinu korozije čelika u procesnim vodama kao funkciju vremena;

Slika 8 je grafikon koji pokazuje nivo rastvorenog kiseonika i potencijal oksidacije-redukcije u procesnim vodama kao funkciju vremena;

Slika 9 je grafikon koji pokazuje nivo ukupnog hlora i broj bakterija u procesnoj vodi kao funkcija vremena;

Slika 10 je grafikon koji pokazuje nivo rastvorenog kisika i broj bakterija u procesnoj vodi kao funkciju vremena;

Slika 11 je grafikon koji pokazuje nivoe rastvorenog kiseonika i ukupnog hlora u procesnoj vodi kao funkciju vremena;

Slika 12 je grafikon koji pokazuje nivo rastvorenog kiseonika i pH u procesnoj vodi kao funkciju vremena;

Slika 13 je grafikon koji pokazuje nivoe rastvorenog kiseonika i ukupnog hlora u procesnoj vodi kao funkciju vremena;

Slika 14 je grafikon koji pokazuje nivoe rastvorenog kiseonika i ukupnog hlora u procesnoj vodi kao funkciju vremena;

Slika 15 je grafikon koji pokazuje nivoe rastvorenog kiseonika i ukupnog hlora u procesnoj vodi kao funkciju vremena;

Slika 16 je grafikon koji pokazuje nivo ukupnog hlora i potencijal za oksidaciju-redukciju procesne vode kao funkciju vremena;

Slika 17 je grafikon koji pokazuje nivo ukupnog hlora i brzinu korozije bakra u procesnoj vodi kao funkciju vremena;

Slika 18 je grafikon koji pokazuje nivo rastvorenog kiseonika i brzinu korozije bakra u procesnoj vodi kao funkciju vremena;

Slika 19 je grafikon koji pokazuje nivo rastvorenog kiseonika u procesnoj vodi kao funkciju vremena;

Slika 20 je grafikon koji pokazuje nivoe rastvorenog kiseonika

i adenozid trifosfata (ATP) u procesnoj vodi kao funkciju vremena;

Slika 21 je grafikon koji pokazuje nivo ATP-a u procesnoj vodi kao funkciju pH;

Slika 22 je grafikon koji pokazuje pH u procesnoj vodi kao funkciju nivoa rastvorenog kiseonika; i

Slika 23 je grafikon koji pokazuje nivo rastvorenog kiseonika u procesnoj vodi kao funkciju vremena.

Detaljan opis pronalaska

Kao što je opisano u objavljenoj Evropskoj patentnoj publikaciji br.

0 517 102, biološko zagađivanje tekuće vode je dobro poznat problem uzrokovan algama, gljivicama, bakterijama i drugim jednostavnim oblicima života koji se nalaze u tekućoj vodi. Ta publikacija o patentu opisuje kontrolisanje biološkog zagađenja u vodama sa velikom količinom hlora mešanjem dve komponente, od kojih je jedna oksidant, a druga amonijumova so, i dodavanjem smeše odmah, u vodeni sistem koji se tretira. Ovo proizvodi aktivni biocidni sastojak, kako je tamo i opisano. Veliki broj primera oksidanata i amonijumskih soli je opisan u toj publikaciji o patentu.

Problem sa kojim se susrećemo u ovoj metodi tretiranja tečnosti kako bi inhibirali rast živih organizama, međutim, jeste to što je koncentrovani aktivni biocidni sastojak izuzetno hemijski nestabilan i brzo se razlaže pri formiranju, što rezultira brzim opadanjem pH vrednosti. Ovo vredi posebno za aktivne biocidne sastojke proizvedene bez kontrole. Stoga, kada se koriste konvencionalne dozirne pumpe i mikseri u odsustvu kontrole, formirani aktivni biocidni sastojak brzo se razgrađuje i gubi svoju efikasnost. Takođe, dok je pH opseg takvih koncentrovanih aktivnih biocida teoretski 10-12,5, stvarni pH je niži i često nestabilan zbog brzog razlaganja. Biocid izveden iz amonijevog bromida je posebno nestabilan i stoga skloniji razgradnji.

U US 5,976,386, objavljeni su metod i aparat za proizvodnju biocida koji omogućavaju da se održi konstantan odnos izvora oksidanta/amina, čime se izbegava potreba za korišćenjem viška izvora amina da bi se stabilizovao proizvod reakcije i održao proizvod koji se može reprodukovati, a koji ne sadrže gotovo nikakve proizvode razgradnje. Nova metoda opisana u njemu obuhvata proizvodnju efikasnog in situ razblaženja i oksidanta i izvora amina i sinhrono odmeravanje dva razblaženja u cevi da bi se tu neprekidno mešali u skladu sa unapred određenim odnosom da bi se proizveo aktivni biocidni sastojak.

Kao što je već opisano u US 5,976,386, neophodna je pažljiva kontrola nad stvaranjem biocida. Proces proizvodnje biocida koristi sistem sa više tačaka dodavanja koji zahteva posebnu kontrolu za svaku dovodnu liniju pošto različite pumpe različito reaguju na promenu pritiska, a brzine dodavanja pumpi zavise od pritiska protoka vode. Kao i za svaki proces na licu mesta, potrebna je internet kontrola da bi se obezbedila proizvodnja pravog proizvoda sa visokim prinosom i sa minimalnim sporednim proizvodima. Štaviše, kao što je prikazano u gore navedenim patentima, ekvimolarne količine amonijuma i hipohlorita su neophodne za optimalne performanse. Višak hipohlorita, čak i lokalni višak, dovodi do proizvodnje multi-hlorisanih hloramina i razgradnja biocidnog proizvoda monohloramina (MCA). Sa nedostatkom hipohlorita, amonijum ne reaguje u potpunosti, što dovodi do niže koncentracije biocida, prekomerne upotrebe hemikalija, veće cene tretiranja, smanjene efikasnosti itd. Komponente koje se koriste za pravljenje biocida, kao što su natrijum hipohlorit i amonijum karbamat, objavljene u US 7,837,883, a čiji je sadržaj ovde uključen kao referenca, su nestabilne hemikalije i degradiraju tokom vremena i tokom upotrebe.

Postoje poznate metode za obezbeđivanje tačnog odnosa između unosa amonijumove soli i oksidansa. U US 5,976,386 je objavljena upotreba pH kao indikatora krajnje tačke reakcije između soli amonijuma i natrijum hipohlorita. Dodavanje hipohlorita u rastvor amonijumove soli povećava pH. Međutim, nakon ekvimolarne tačke, hipohlorit počinje da razgrađuje biocidni MCA formirajući neorganske kiseline, koje snižavaju pH. Dakle, pH se može koristiti kao indikator krajnje tačke. US 9,801,384, objavljuje upotrebu oksidaciono-redukcionog potencijala (ORP), provodljivosti, indukcije i zasićenja kiseonikom kao parametara za indikaciju idealnog odnosa između amonijumove soli i natrijum hipohlorita.

U nekim slučajevima, čak i ako je biocid optimalno proizveden u jedinici za dodavanje, drugi parametri kao što su temperatura procesne vode, visoka lokalna koncentracija proizvedenog biocida, pH procesne vode i drugi parametri kvaliteta vode mogu izazvati razgardnju biocida kada se pomeša sa procesnom vodom i potencijalno rezultiraju proizvodnjom neželjenih nusproizvoda dezinfekcije i potrošnjom procesnih hemikalija.

Poznato je da su monohloramini (MCA), kao što su oni dobijeni iz hipohlorita i amonijumove soli, inherentno nestabilni (videti, na primer, Vikesland et al., „Effect of Natural Organic Matter on Monochloramine Decomposition: Pathway Elucidation through the Use of Mass and Redox Balances“, Environmental Science and Technology 1998., 32(10):1409-1416; i Ozekin et al., „Modeling the Decomposition of Disinfecting Residuals of Chloramine“, Dezinfekcija vode i prirodne organske materije, ACS Simposium Series 1996, str.115-125).

Razgradnja MCA u čistoj vodi se generalno opisuje sledećom formulom (1):

3NH2Cl→N2+NH3+3HCl (1)

Brzina ove razgradnje zavisi, između ostalog, od početnog molskog odnosa Cl/N, pH vrednosti, temperature i koncentracije MCA. U prisustvu organske materije, monohloramin može da reaguje sa organskom materijom i formira benigne proizvode.

Međutim, u nekim uslovima, monohloramin može da se razgradi i stvori aktivna halogena jedinjenja, kao što su hipohlorozna kiselina (HOCl) i dihloramin (NHCl2), i u prisustvu bromida, kao kod upotrebe amonijevog bromida za formiranje MCA, monobromina (NH2Br) i hipobromske kiseline (HOBr). NHCl2 i NH2Br takođe mogu da formiraju viši red supstituiranih jedinjenja NCl3, NHBr2 i NBr3. Ovi aktivni halogeni su manje hemijski stabilni od MCA, razgrađuju se mnogo brže i mnogo su reaktivniji. Aktivni halogeni dobijeni razgradnjom MCA mogu dovesti do stvaranja neželjenih nusproizvoda dezinfekcije. Halogenirani nusproizvodi dezinfekcije predstavljaju posebnu opasnost zbog svoje potencijalne toksičnosti. Najpoznatiji halogenizovani nusproizvodi su hloroform, bromoform i hlorisane i bromovane organske kiseline, ali halogenizovani nusproizvodi zavise od organskog sadržaja vode i većina njih nije razjašnjena.

Analiza nusproizvoda dezinfekcije zahteva dugotrajne laboratorijske procedure. U našim prethodnim patentima i primenama, opisali smo posebnu pažnju koju je potrebno posvetiti da bi se održala stalna kontrola procesa kako bi se obezbedila proizvodnja samo MCA i izbegla razgradnja i prisustvo intermedijarnog produkta razgradnje u osnovnom rastvoru biocida koji se dodaje u procesnu vodu. Dodavanje MCA u vodu koja ima veliku potražnju hlora će smanjiti stabilnost MCA u poređenju sa upotrebom MCA u vodi sa veoma niskom potražnjom hlora, i stoga je važno maksimizirati stabilnost MCA i smanjiti brzu razgradnju koja se može izbeći. Veća stabilnost MCA u procesnoj vodi povećava njenu biocidnu efikasnost, smanjuje upotrebu hemikalija, a takođe smanjuje proizvodnju nusproizvoda dezinfekcije.

Praćenje procesne vode je suštinski korak u proceni efikasnosti tretmana. Uloga ljudi u praćenju kvaliteta vode je od suštinske važnosti, ali internet praćenje je suštinski alat za omogućavanje ljudskog praćenja. Minimiziranje broja parametara koji se prate putem mreže je važno jer umanjuje potrebu za rukovanjem i cenu uređaja za internet praćenje i čini ih izvesnijim. Internet praćenje omogućava kontrolu povratnih informacija, što je od suštinskog značaja za neposrednu reakciju na problem. Internet identifikacija uslova brze razgardnje, kao i koraci za smanjenje ove razgradnje, važni su za optimizaciju tretmana i zaštitu životne sredine.

US 8,012,758 otkriva aparat za merenje mikrobiološke aktivnosti korišćenjem brzine potrošnje kiseonika. Uzorak se uzima iz procesne vode i meri se koncentracija rastvorenog kiseonika nakon uzorkovanja i nakon određenog vremena. Smanjenje koncentracije kiseonika ukazuje na mikrobiološku aktivnost. US 9,970,919 objavljuje sličan aparat koji meri koncentraciju kiseonika i/ili rH. Vreme uzorkovanja u ovim aparatima je 0,5 - 2 sata. Slična metoda je objavljena u Standardnim metodama za ispitivanje vode i otpadnih voda (1999), Metoda 2710B. Drugi sistemi uključuju potpunu strategiju praćenja korozije i biološkog zagađenja pomoću serije elektrohemijskih sondi kao što je objavljeno u radovima On-Line Systems Aid Cooling System Chemistry Control (Schaefer and Pilsits, Industrial Waterworld 2003) i Cristiani i Perboni, „Antifouling strategies and corrosion control in cooling circuits“, Bioelectrochemistry 2014., 97:120-126.

1

Nijedan od gore navedenih sistema ne objavljuje otkrivanje razgradnje biocida. Ono što je potrebno je sistem sa jednostavnim, poželjno bi bilo internet merenjem koje može brzo da identifikuje grešku u procesnoj vodi koja može biti povezana sa razgradnjom biocida i upozoriti operatera u realnom vremenu da preduzme korektivne korake ili da sistem automatski preduzme korektivne korake. Kiseonik je uključen u mnoge različite procese koji se dešavaju u industrijskoj vodi. Na primer, kiseonik se troši mikrobnom aktivnošću i procesima korozije. Kiseonik se apsorbuje u vodu tokom hlađenja vode u otvorenom rashladnom tornju ako je hlađenje efikasno i u procesnoj vodi kada je voda u kontaktu sa vazduhom.

Merenje rastvorenog kiseonika u procesnoj vodi tokom dodavanja oksidacionih biocida, jakih oksidatora ili slabih oksidatora, u mnogim slučajevima otkriva brzo smanjenje rastvorenog kiseonika. Smanjenje nivoa rastvorenog kiseonika kao rezultat dodavanja biocida ukazuje na razgradnju biocida. Dakle, rastvoreni kiseonik može poslužiti kao parametar za praćenje razgradnje biocida i potencijalne proizvodnje nusproizvoda dezinfekcije u realnom vremenu.

U skladu sa prvim otelotvorenjem (koje se ne obuhvata patentnim zahtevom) obezbeđen je sistem za praćenje procesne vode koja je tretirana biocidom radi potencijalne razgradnje biocida. Sistem se sastoji od sistema za dodavanje biocida u procesnu vodu, senzora rastvorenog kiseonika i opciono jednog ili više dodatnih senzora.

Procesna voda može biti u bilo kom sistemu koji cirkuliše ili jednom prolazi kroz procesnu vodu. U jednom otelotvorenju, procesna voda može biti deo sistema za hlađenje. U alternativnom otelotvorenju, procesna voda može biti deo postrojenja za proizvodnju papira. U ovom otelotvorenju, procesna voda poželjno sadrži skrob. U daljem otelotvorenju, procesna voda može biti deo postrojenja za preradu hrane, kao što je proizvodnja šećera ili skroba za preradu. U još jednom otelotvorenju, procesna voda može biti deo rudarskog ili naftnog postrojenja. U još jednom otelotvorenju, procesna voda može biti deo sistema za dezinfekciju slatke vode ili otpadne vode.

Sistem za dodavanje biocida može biti bilo koji sistem koji dodaje biocid u procesnu vodu. U jednom otelotvorenju, sistem za dodavanje biocida sadrži pumpu koja pumpa biocid proizveden van lokacije, u procesnu vodu. Alternativno, sistem za dodavanje biocida može da sadrži sistem za proizvodnju biocida za mešanje dva reaktanta da bi se proizveo biocid na licu mesta i sinhrono dodao biocid u procesnu vodu, kao što su sistemi za dodavanje objavljeni u US 5,976,386, US 7,837,883 i US 9,801,384. Sistem za dodavanje biocida može kontinuirano ili povremeno dodavati biocid u procesnu vodu.

Biocid može biti bilo koji pogodan biocid. Na primer, biocid može da bude neorganski biocid kao što je hlor-dioksid (ClO2), hipohlorozna kiselina (HOCl), hipobromozna kiselina (HOBr) ili hloramin izveden pomoću mešanja hipohlorita oksidanta i amonijumove soli. U poželjnom otelotvorenju, amonijumova so se bira između amonijum karbamata, amonijum karbonata, amonijum bikarbonata, amonijum bromida, amonijum hlorida, amonijum sulfata, amonijum sulfamata i amonijum hidroksida (vodeni rastvor amonijaka). Poželjnije, amonijumova so se bira između amonijum karbamata, amonijum bromida i amonijum sulfata. U jednom otelotvorenju, amonijumova so je amonijum karbamat. U drugom otelotvorenju, amonijumova so je amonijum bromid. U daljem otelotvorenju, amonijumova so je amonijum sulfat. Biocid takođe može biti organski biocid, kao što je glutaraldehid, derivati izotiazolinona uključujući metilizotiazolon, metilhloroizotiazolinon

i benzizotiazolinon, 2-bromo-2-nitropropan-1,3-diol (bronopol),2,2-dibromo-2-cijanoacetamid (DBNPA) ili kvaternarna amonijumova so.

Senzor rastvorenog kiseonika može biti bilo koji raspoloživi senzor rastvorenog kiseonika. Poželjno, senzor rastvorenog kiseonika je senzor rastvorenog kiseonika zasnovan na luminiscenciji, naznačen time što prisustvo kiseonika gasi luminiscenciju pobuđene boje. Na primer, senzor rastvorenog kiseonika može biti luminiscentni senzor rastvorenog kiseonika koji isporučuje kompanija Hach (Loveland, CO, SAD), kao što je LDO II sc elektroda sa SC200 kontrolerom.

Jedan ili više dodatnih senzora mogu uključivati senzor temperature, pH senzor, senzor oksidaciono-redukcionog potencijala (ORP), senzor provodljivosti, induktivni senzor provodljivosti, senzor za praćenje korozije za određeni metal, kao što je bakar i različite vrste čelika, uređaja za praćenje biofilma, uređaja za hemijsko zagađenje, uređaja za praćenje zamućenosti i internet instrumenata za merenje rezidualnih biocida kao što su slobodni i ukupni hlor.

Senzor rastvorenog kiseonika se postavlja u procesnu vodu. Senzor rastvorenog kiseonika se može postaviti na bilo koju pogodnu lokaciju u procesnoj vodi. Poželjno je da se senzor rastvorenog kiseonika postavi na mestu nizvodno od i blizu lokacije dodavanja biocida, ali na dovoljnoj udaljenosti da se omogući mešanje biocida sa procesnom vodom u rasutom stanju. Prosečno vreme protoka procesne vode od tačke dodavanja biocida do senzora kiseonika poželjno nije više od 30 minuta, poželjnije ne više od 20 minuta, a još poželjnije ne više od

10 minuta. Prosečno vreme protoka procesne vode od tačke dodavanja biocida do senzora kiseonika može biti manje od 1 minuta, od 1 do 10 minuta, od 1 do 5 minuta, od 5 do 10 minuta, od 10 do 15 minuta, od 15 minuta. do 20 minuta, od 20 do 25 minuta ili od 25 do 30 minuta. Na primer, u vodi za hlađenje senzor rastvorenog kiseonika se može postaviti na ili blizu izlaza izmenjivača toplote. U fabrici papira, senzor kiseonika se može postaviti na ili blizu izlaza sanduka u koji se biocid dodaje. Takođe se može postaviti u sanduke gde se dodaju aditivi sa niskom pH vrednošću, kao što su soli aluminijuma ili agensi za vlažnu čvrstoću.

Senzor rastvorenog kiseonika radi u dva različita načina rada. U pozadinskom načinu rada, senzor rastvorenog kiseonika meri zasićenje rastvorenog kiseonika u redovnim intervalima. Vreme između merenja kreće se od četiri minuta do 60 minuta, poželjno od 10 minuta do 30 minuta. Merenja se snimaju od strane kontrolera. Kontroler može biti sastavni deo senzora, ili može biti smešten na spoljnom uređaju, kao što je računar ili prenosivi komunikacioni uređaj, u komunikaciji sa senzorom. Kontrolor takođe može biti smešten u jedinici za dodavanje biocida ili biti u komunikaciji sa njom.

Kontroler uspostavlja osnovnu vrednost za zasićenje kiseonikom.

U pozadinskom načinu rada, osnovna vrednost može da se kreće od 0,1 % do 100 % ili više, poželjno od 5 % do 100 %. Nivo rastvorenog kiseonika se može meriti u ppm (mg/l) ili u % zasićenosti. Ako se merenje razlikuje od osnovne vrednosti za više od unapred podešenog praga, kontroler upozorava. Prag može biti od 0,1 do 50 %, poželjno 0,5 %-50 %, poželjnije promena od 1 do 10 %.

Upozorenje može biti prikazano na uređaju za prikaz koji vidi operater ili se može preneti udaljenom primaocu, na primer putem interneta ili telefona.

1

Upozorenje koje je pokrenuo kontroler ukazuje na grešku u procesnoj vodi. Smanjenje ili povećanje zasićenosti kiseonikom može ukazivati na promene u mikrobnoj kontaminaciji, pošto mikroorganizmi troše kiseonik. Smanjenje zasićenosti kiseonikom takođe može ukazivati na koroziju metala, proces koji troši kiseonik. Smanjenje zasićenosti kiseonikom takođe može biti indikativno za uvođenje redukcionih agenasa kao što su sulfit i sulfid u procesnu vodu.

Povećanje zasićenosti kiseonikom može ukazivati na poboljšanu mikrobnu kontrolu ili na uvođenje oksidacionih sredstava kao što je vodonik peroksid u procesnu vodu. Upozorenje daje opštu indikaciju da postoji problem u procesnoj vodi koji se mora istražiti i otkloniti.

Kada se biocid treba dodati u procesnu vodu u tački dodavanja pored senzora rastvorenog kiseonika, kontroler se, u komunikaciji sa senzorom rastvorenog kiseonika, upozorava i prebacuje senzor rastvorenog kiseonika iz pozadinskog režima u režim dodavanja. Režim dodavanja može početi pre dodavanja biocida, na primer deset minuta pre dodavanja biocida, pet minuta pre dodavanja biocida ili dva minuta pre dodavanja biocida. U načinu rada dodavanja, senzor rastvorenog kiseonika radi na višoj frekvenciji nego u pozadinskom načinu rada. Tipično, nivo rastvorenog kiseonika se meri u načinu rada dodavanja svakih 2 do 15 minuta. Na primer, nivo rastvorenog kiseonika se meri svaka dva minuta, svakih pet minuta, svakih deset minuta ili svakih 15 minuta. Način rada dodavanja može da se nastavi tokom dužeg perioda merenja nakon što se dodavanje biocida zaustavi. Produženi period merenja može biti do oko 30 minuta, na primer

30 minuta, 20 minuta ili 10 minuta.

Tokom dodavanja biocida i kratko vreme nakon toga, očekuje se da će nivo rastvorenog kiseonika biti stabilan ili blago porasti. Međutim, ako se biocid razgrađuje i formira jače oksidacione intermedijere, ili ako se dodaju jaki oksidatori, čime se povećava potencijal za formiranje nusproizvoda dezinfekcije, nivo rastvorenog kiseonika se smanjuje tokom dodavanja biocida. Stoga je smanjenje rastvorenog kiseonika tokom dodavanja biocida definitivan znak problema i kontroler upozorava ako nivo rastvorenog kiseonika padne tokom dodavanja ili tokom produženog perioda merenja.

Pad rastvorenog kiseonika blizu tačke dodavanja biocida tokom dodavanja biocida može biti uzrokovan razgradnjom biocida. Razgradnja može biti rezultat biocida koji nije proizveden pravilno ili lokalnih uslova u procesnoj vodi koji podstiču razgradnju biocida. Razgradnja biocida u procesnoj vodi ukazuje na potencijal za stvaranje neželjenih nusproizvoda dezinfekcije.

Iako tačan uzrok pada rastvorenog kiseonika i/ili razgradnje biocida nije poznat odmah, verovatno je da je uzrok povezan sa viškom količine oksidacionog biocida. Shodno tome, prva mera za smanjenje oštećenja procesne vode dok se istražuje tačan izvor problema je smanjenje brzine dodavanja oksidatora. U jednom otelotvorenju, snižavanje brzine dodavanja oksidatora, kao što je jak oksidator, uključuje smanjenje ukupne brzine dodavanja biocida. Ovo može da uradi operater koji dobije upozorenje od kontrolora. Alternativno, kontroler može takođe da kontroliše dodavanje biocida i automatski smanji brzinu dodavanja biocida.

U alternativnom otelotvorenju, kada je biocid monohloramin dobijen od oksidansa hipohlorita i amonijumove soli, smanjenje brzine dodavanja oksidatora može uključivati snižavanje brzine dodavanja samog hipohlorita ili povećanje brzine dodavanja amonijumove soli. U sistemu za dodavanje biocida koji nema internu kontrolu odnosa količine dodavanja hipohlorita i amonijuma, promena brzine dodavanja može uključivati ručnu promenu brzine dodavanja od strane operatera. Alternativno, kontroler takođe može da kontroliše brzine dodavanja biocida i njihov odnos. U nekim otelotvorenjima, sistem za dodavanja biocida uključuje internu kontrolu odnosa količine hipohlorita i amonijuma. Na primer, interna kontrola može da koristi kontrolni parametar kao što je opisano u US 5,976,386 ili US 9,801,384. Sistem predmetnog pronalaska može zameniti unutrašnju kontrolu sistema za proizvodnju biocida i kontrolisati odnos između dve brzine dodavanja.

Posle vremenskog perioda nakon dodavanja biocida kao što je gore opisano, kontroler menja način rada senzora rastvorenog kiseonika

u pozadinski režim.

Slika 1 je pojednostavljena šema sistema 10 koji se može koristiti za izvođenje postupka koji se obuhvata u predmetnom pronalasku, predmetnog

1

pronalaska. Sistem 10 uključuje sanduk 12 ili rezervoar koji ima ulaz za procesnu vodu 14, cev za dodavanje biocida 16, uređaj za mešanje (nije prikazan) i izlaz za procesnu vodu 18. Linija za dodavanje biocida 16 snabdeva biocid iz sistema za proizvodnju biocida 20. U alternativnom otelotvorenju (nije prikazano), sistem 10 ne uključuje sistem za proizvodnju biocida, već se biocid proizvodi van lokacije i dovodi u sanduk 12 preko pumpe. U sanduku 12, biocid se meša sa procesnom vodom. Dok je prikazan sanduk, mešanje se takođe može odvijati u drugom elementu koji sadrži tečnost, kao što je cev.

Izlaz za procesnu vodu 18 uključuje bočni tok 22 koji cirkuliše nazad u sanduk 12. Senzor kiseonika 24 je postavljen u bočni tok 22. Senzor kiseonika 24 je u komunikaciji sa lokalnim kontrolerom 26. Lokalni kontroler 26 može da sadrži predajnik koji prenosi podatke i/ili uputstva 28 kontroloru sistema za proizvodnju biocida 20. Uputstva 28 mogu uključiti uputstva za povećanje ili smanjenje brzine dovoda biocida. U otelotvorenju u kojem se biocid proizvodi mešanjem hipohloritnog oksidansa sa amonijumovom soli, uputstva 28 mogu uključiti uputstva za promenu odnosa između oksidansa i amonijumove soli.

Slika 2 je pojednostavljena šema sistema 30 u skladu sa drugom realizacijom ovog pronalaska. Sistem 30 uključuje rashladni toranj 32 koji ima ulaz za hladnu vodu (nije prikazan), vod za dovod biocida 16 i izlaz tople vode 34. Linija za dodavanje biocida 16 snabdeva biocidom iz sistema za proizvodnju biocida 20 u hladnu vodu koja ulazi u rashladni toranj 32. U alternativnom otelotvorenju (nije prikazano), sistem 30 ne uključuje sistem za proizvodnju biocida, već se biocid proizvodi van lokacije i dovodi u rashladni toranj 32 pomoću pumpe.

Izlaz tople vode 34 ima bočni tok 36 koji sadrži senzor kiseonika 24. Senzor kiseonika 24 je u komunikaciji sa lokalnim kontrolerom 26. Lokalni kontroler 26 može da sadrži predajnik koji prenosi podatke i/ili uputstva 28 sistemu za proizvodnju biocida 20. Uputstva 28 mogu uključiti uputstva za povećanje ili smanjenje brzine dovoda biocida. U otelotvorenju u kojem se biocid proizvodi mešanjem oksidansa hipohlorita sa amonijumovom soli, uputstva 28 mogu uključiti uputstva za promenu odnosa između hipohlorita i amonijum soli.

1

Dok sl.1 i 2 prikazuju sisteme sa jednim ulazom za biocid i jednim senzorom rastvorenog kiseonika, sistem predmetnog pronalaska može uključivati više senzora rastvorenog kiseonika, svaki u blizini i nizvodno od jednog od mnogih ulaza za biocid. Svaki senzor rastvorenog kiseonika je u komunikaciji sa kontrolerom i odgovarajuće dodavanje biocida se kontroliše na osnovu merenja senzora rastvorenog kiseonika kao što je ovde opisano.

U skladu sa aspektom predmetnog pronalaska takođe je obezbeđena metoda za praćenje stanja procesne vode koja je tretirana biocidom radi potencijalne degradacije biocida, metoda koja obuhvata: obezbeđivanje senzora rastvorenog kiseonika u procesnoj vodi i periodično merenje nivoa rastvorenog kiseonika u procesnoj vodi. Metoda takođe može da obuhvata saopštavanje nivoa rastvorenog kiseonika kontroleru i podizanje upozorenja od strane kontrolora ako nivo rastvorenog kiseonika odstupi od očekivane vrednosti.

Procesna voda, biocid i senzor rastvorenog kiseonika u postupku su kao što je gore opisano u odnosu na sistem pronalaska. Periodično merenje nivoa rastvorenog kiseonika može uključivati merenje nivoa rastvorenog kiseonika svaka dva minuta do svakih 60 minuta.

Podizanje upozorenja od strane kontrolera ako nivo rastvorenog kiseonika odstupi od očekivane vrednosti vrši se u dva načina rada.

U pozadinskom načinu rada, senzor rastvorenog kiseonika prati procesnu vodu kada se biocid ne unosi. U ovom načinu rada, rastvoreni kiseonik se meri svakih 4 do 60 minuta, poželjno svakih 10 do 30 minuta. Kontroler uspostavlja osnovnu vrednost za zasićenje kiseonikom. U pozadinskom načinu rada, osnovna vrednost može da se kreće od 0,1 % do 100 % ili više, poželjno od 0,5 % do 100. Ako se merenje razlikuje od osnovne vrednosti za više od unapred podešenog praga, kontroler podiže upozorenje. Prag može biti od 0,1 do 50 %, poželjno 0,5 % -50 %, poželjnije promena od 1 do 10 %. Upozorenje može biti prikazano na uređaju za prikaz koji vidi operater ili se može preneti udaljenom primaocu, na primer putem interneta ili telefona. Upozorenje daje opštu indikaciju da postoji problem

u procesnoj vodi koji se mora istražiti i otkloniti.

1

Kada se biocid treba ubaciti u procesnu vodu, kontroler se upozorava i prebacuje senzor rastvorenog kiseonika iz pozadinskog načina rada u način rada dodavanja. U načinu rada dodavanja, nivo rastvorenog kiseonika se meri svakih 2 do 15 minuta. Na primer, nivo rastvorenog kiseonika se meri svaka dva minuta, svakih pet minuta, svakih deset minuta ili svakih 15 minuta. Prilikom dodavanja biocida u procesnu vodu, očekuje se povećanje rastvorenog kiseonika usled smanjenja mikroorganizama koji troše kiseonik. Zbog toga, u načinu rada dodavanja, kontroler ne oglašava upozorenje zbog povećanja rastvorenog kiseonika. Međutim, smanjenje rastvorenog kiseonika tokom dodavanja je definitivan znak problema i kontroler podiže upozorenje ako se nivo rastvorenog kiseonika smanji tokom dodavanja. Način rada dodavanja može da počne pre dodavanja biocida, na primer do deset minuta pre dodavanja biocida, i da se nastavi tokom produženog perioda merenja nakon dodavanja biocida, kao što je do 30 minuta nakon što dodavanje biocida prestane.

Primeri

Primer 1

Rashladni toranj se nadgleda pomoću razrađenog elektrohemijskog uređaja za merenje brzine korozije čelika. Paralelno, postavljena je jednostavna elektroda za kiseonik. Slika 3 pokazuje da kako se brzina korozije čelika smanjuje, koncentracija rastvorenog kiseonika raste, a kako se brzina korozije čelika povećava, koncentracija rastvorenog kiseonika opada.

Takođe je ugrađena ORP elektroda i rezultati su prikazani na slici 4 zajedno sa rezultatima rastvorenog kiseonika. Može se videti da je ORP održavao stabilnu vrednost tokom perioda uzorkovanja i nije mogao da ukaže na pojavu korozije. Sa druge strane, merenja rastvorenog kiseonika su odražavala koroziju u sistemu za hlađenje. Ovo pokazuje da se rastvoreni kiseonik može koristiti kao indikator moguće korozije.

Primer 2

Voda za hlađenje u rashladnom tornju tretirana je hipobromnom kiselinom, jakim oksidirajućim biocidom, i toliltriazolom, inhibitorom korozije bakra.

1

Izmerene vrednosti ORP su bile visoke što ukazuje na prisustvo jakog oksidatora. Brzina korozije bakra je izmerena korišćenjem složenog elektrohemijskog uređaja kao u prethodnom primeru. Dodat je i senzor kiseonika, a rezultati su prikazani na slici 5.

Rezultati pokazuju da jak oksidator reaguje sa inhibitorom korozije, a kako se jak oksidator dovodi u sistem, korozija se povećava jer se inhibitor korozije troši kada reaguje sa jakim oksidatorom. Reakcija sa jakim oksidatorom troši kiseonik, a rastvoreni kiseonik opada paralelno sa potrošnjom inhibitora korozije. Kada je voda za hlađenje zasićena kiseonikom koji prolazi kroz rashladni toranj, nivo kiseonika se ponovo povećava. Kiseonik ponovo pada kada se jak oksidator ponovo dodava i reaguje sa inhibitorom korozije. Ova reakcija između jakog oksidatora i organskog inhibitora korozije rezultira proizvodnjom nusproizvoda dezinfekcije. Primer pokazuje da elektroda rastvorenog kiseonika može detektovati ovu reakciju i služiti kao indikator za potencijalnu proizvodnju nusproizvoda dezinfekcije.

Primer 3

Voda za hlađenje se tretira monohloraminskim biocidom dobijenim od amonijum karbamata i natrijum hipohlorita. Mereni su rezidualni monohloramin (kao ukupni hlor) i rastvoreni kiseonik dok je biocid povremeno doziran. Slika 6 prikazuje efikasnu mikrobnu kontrolu na koju ukazuje stalni porast rastvorenog kiseonika. Biocid je dovoljan da kontroliše mikroorganizme koji troše kiseonik i ne razgrađuje se niti reaguje sa organskim materijalom prisutnim u vodi za hlađenje. Izmerena je brzina korozije čelika i pokazalo se da se stalno smanjuje kako se rastvoreni kiseonik povećava kao što je prikazano na slici 7. Ovo pokazuje da rastvoreni kiseonik može poslužiti kao indikator za kontrolu korozije.

Primer 4

Voda za hlađenje iz rashladnog tornja tretirana je jakim oksidirajućim biocidom, natrijum bromidom pomešanim sa natrijum hipohloritom. Zabeleženo je stalno povećanje provodljivosti od 1600 do 2300 µS/cm, usled povećanja ciklusa koncentracije koje je pokrenula biljka. Sa povećanjem provodljivosti dolazi do paralelnog povećanja koncentracije bilo koje hemikalije prisutne u vodi za

1

hlađenje, a očekuje se povećanje održivog broja mikroorganizama. Voda je praćena pomoću senzora rastvorenog kiseonika i ORP. Očekuje se pad rastvorenog kiseonika zbog povećane potrošnje kiseonika od strane mikroorganizama, a očekuje se i smanjenje ORP zbog povećanja koncentracije redukujućih jedinjenja koja proizvode mikroorganizmi. Kao što se može videti na slici 8, smanjenje rastvorenog kiseonika je primećeno mnogo pre smanjenja ORP. Rastvoreni kiseonik je stoga osetljiviji marker za povećanu mikrobnu aktivnost od ORP. Kontroler koji detektuje smanjenje rastvorenog kiseonika koje se ne dešava tokom dodavanja biocida može da reaguje na problem povećanjem brzine dovoda biocida kako bi kompenzovao povećanu mikrobnu aktivnost.

Primer 5

Brom-aktivirani hloramin (BAC), biocid proizveden mešanjem amonijum bromida i natrijum hipohlorita na licu mesta, doveden je u sanduk za mešanje mašine za papir za proizvodnju finog papira. BAC je dodavan svakih 180 minuta tokom 15 minuta. Rastvoreni kiseonik, pH i rezidualni ukupni hlor (mereni korišćenjem N,N-dietil-p-fenilendiamina (DPD)) mereni su u sanduku za mešanje (MC) i u ulaznom sistemu (HB) tokom dodavanja BAC-a i za vreme bez dodavanja. Prosečno vreme da procesna voda poteče iz sanduka za mešanje do ulaznog sistema je manje od pet minuta. Aerobni održivi broj (MB) je izmeren u uzorcima iz ulaznog sistema. Merenja su vršena ručno, na licu mesta, čim su uzeti uzorci.

Očekivani rezultati bi bili da preostali ukupni hlor u sanduku za mešanje (MC) stalno raste tokom dodavanja i da bi se održavao oko 5 minuta nakon prestanka dodavanja. Kao što je prikazano na slici 9, ulazni sistem (HB) pokazuje određeni talog nakon 10 minuta dodavanja u sanduk za mešanje (MC), a talog se povećava na maksimalno 5,6 ppm nakon 5 minuta nakon dodavanja, kada je preostali ukupni hlor u sanduku za mešanje (MC) 6,6 ppm. Održivi broj se značajno smanjuje čim se talog izmeri u ulazni sistem (HB), a broj ostaje ispod granice detekcije i počinje da raste nakon 90 minuta prestanka dodavanja.

I u sanduku za mešanje (MC) i u ulaznom sistemu (HB) najveći izmereni talog ne traje 15 minuta.

2

Slika 10 pokazuje da se kiseonik u ulaznom sistemu (HB) povećava nakon 10 minuta, kada preostali ukupni hlor iz sanduka za mešanje (MC) prvi put dostigne ulazni sistem (HB), i primećuje se značajan pad u održivom broju.

Međutim, suprotno očekivanjima da će se kiseonik dalje povećavati, ili bar ostati na istom nivou, kiseonik kontinuirano opada tokom narednih 50 minuta do

60 minuta prestanka dodavanja gde rastvoreni kiseonik počinje da raste paralelno sa povećanjem održivog broja. Kada se održivi broj dodatno poveća, kiseonik počinje da opada.

Slika 11 pokazuje da su i rezidualni ukupni hlor i rastvoreni kiseonik počeli da opadaju tokom dodavanja i u sanduku za mešanje (MC) i u ulaznom sistemu (HB). Ovo ukazuje na razgradnju biocida. Internet merenje rezidualnog ukupnog hlora je moguće, ali sam rezidualni hlor neće dati iste informacije, pošto su fluktuacije rezidualnog hlora prirodne i nisu nužno povezane sa razgradnjom biocida.

Slika 12 pokazuje da pH u sanduku za mešanje (MC) opada dok se kiseonik smanjuje i biocid razgrađuje. Razgradnja i pad rastvorenog kiseonika je izraženiji u ulaznom sistemu (HB) zbog niskog pH ulaznog sistema (HB). Nizak pH promoviše razgradnju BAC-a, a razgradnja smanjuje pH, što dovodi do povećanog smanjenja rastvorenog kiseonika. Kiseonik počinje da se povećava kada je rezidualni Cl2 prenizak da bi pokazao bilo kakve neželjene reakcije (0,65 ppm). Praćenje rastvorenog kiseonika ručno ili putem interneta tokom dodavanja biocida je jednostavan postupak za otkrivanje gubitka biocida usled razgradnje tokom dodavanja. Pad rastvorenog kiseonika zbog neispravne proizvodnje biocida ili zbog specifičnih uslova koji se javljaju u procesnoj vodi nakon unosa biocida koji promovišu razgradnju BAC-a, primetan je čak i kada je osnovni nivo rastvorenog kiseonika nizak zbog mikrobne kontaminacije ili visok kada procesna voda se efikasno kontroliše.

Drugom prilikom, procesna voda je ostavljena da stoji preko noći da bi se omogućio rast mikroba i smanjio nivo rastvorenog kiseonika. Čak i na ovim nižim nivoima rastvorenog kiseonika, može se primetiti pad rastvorenog kiseonika kada je rezidualni hlor visok, što je i prikazano na slici 13.

Primer 6

Voda rashladnog tornja je tretirana NAC-om, biocidom proizvedenim mešanjem amonijum karbamata i natrijum hipohlorita na licu mesta. NAC je dodavan u vodu za hlađenje svakih 60 minuta tokom 4 minuta. Rastvoreni kiseonik je meren putem interneta u bazenu rashladnog tornja, a rezidualni ukupni hlor je takođe meren internet instrumentom za merenje ukupnog hlora. Početni nivo rastvorenog kiseonika bio je visok, što ukazuje da nema problema.

Rastvoreni kiseonik je opao, sa minimumom rastvorenog kiseonika tokom dodavanja biocida, blagim povećanjem i stabilizacijom rastvorenog kiseonika dok je rezidualni ukupni hlor bio stabilan, i dodatnim smanjenjem rastvorenog kiseonika dok se rezidualni ukupni hlor povećao tokom sledećeg dodavanja NAC-a. Rezultati su prikazani na sl.14.

Pad rastvorenog kiseonika kada je rezidualni hlor najveći ukazuje na grešku u proizvodnji biocida ili razgardnju biocida nakon mešanja sa procesnom vodom i može se nastaviti ako se ne preduzmu koraci za rešavanje problema. Istovremeno je sprovedena i analiza adsorbujućih organskih halogena (AOX) koja je potvrdila da je AOX bio 0,18 ppm umesto uobičajene očekivane vrednosti od 0,014 ppm. Ovi nalazi dovode u korelaciju pad rastvorenog kiseonika tokom dodavanja biocida sa proizvodnjom smeše hloramina umesto proizvodnje samog monohloramina zbog nedostatka ravnoteže između natrijum hipohlorita i amonijum karbamata. Korektivni korak koji treba preduzeti bi bio da se smanji odnos između brzine dodavanja hipohlorita i brzine dodavanja amonijum karbamata.

Primer 7

Voda rashladnog tornja je tretirana NAC-om, biocidom proizvedenim mešanjem amonijum karbamata i natrijum hipohlorita na licu mesta. Praćeni su rezidualni ukupni hlor i rastvoreni kiseonik. Smanjenje rastvorenog kiseonika je primećeno kad god se rezidualni ukupni hlor povećao kao što je prikazano na slici 15, što pokazuje grešku u proizvodnji biocida. Ispitivanje greške je otkrilo da je kontejner amonijum karbamata bio skoro prazan i ono što se dovodilo u rashladnu vodu bio je uglavnom natrijum hipohlorit. Natrijum hipohlorit je jak oksidator koji se brzo razgrađuje potrošnjom kiseonika. Visoka koncentracija natrijum hipohlorita stvara polihlorovane amine i druge nepoželjne nusproizvode dezinfekcije. ORP merenja su potvrdila da je ono što se dovodilo u sistem bio jak oksidator kao što je prikazano na slici 16.

Rashladni toranj je zaštićen od korozije bakra dodavanjem toliltriazola u rashladnu vodu kao inhibitora korozije bakra. Inhibitor korozije ne reaguje sa monohloraminom, ali reaguje sa jakim oksidatorima kao što je natrijum hipohlorit, smanjujući inhibiciju korozije bakra. Izmerena je korozija bakra i utvrđeno je da je brzina korozije bakra u korelaciji sa rezidualnim hlorom kao što je prikazano na slici 17. Slika 18 pokazuje da se rastvoreni kiseonik smanjuje kako se korozija povećava i obrnuto. Ovo pokazuje da rastvoreni kiseonik može biti indikator korozije, kao i neispravnog dodavanja biocida sa potencijalnom proizvodnjom nusproizvoda dezinfekcije.

Primer 8

Kiseonička elektroda je ugrađena u procesnu vodu mašine za papir koristeći reciklirana vlakna. Mašina za papir je koristila NAC kao biocid, a dodavanje je bilo isprekidano na nekoliko tačaka dodavanja duž mašine.

Elektroda je merila rastvoreni kiseonik neprekidno dva meseca. Paralelno, operateri su merili parametre procesne vode jednom dnevno radnim danima, uzimajući uzorke na različitim mestima u procesnoj vodi. Uzorci su uzeti u nasumično vreme, tokom dodavanja biocida i tokom vremena bez dodavanja biocida. Praćeni parametri su bili: pH, ORP, provodljivost, ATP, rezidualni hlor i rastvoreni kiseonik. Laboratorijska merenja rastvorenog kiseonika zasnivala su se na standardnoj proceduri opreme: elektroda je stavljena u uzorak, a disipacija kiseonika je praćena sve dok se potrošnja kiseonika ne završi i očitavanje rezidualnog rastvorenog kiseonika ( %) nije bilo stabilno. Internet merenje elektrode za kiseonik je bilo % rastvorenog kiseonika svakog minuta, a podaci predstavljeni u ovom primeru bili su ograničeni na tačke podataka prikupljene tokom dodavanja NAC-a na istoj liniji za dodavanje.

Dnevni prosek internet merenja kiseonika i laboratorijskih merenja na dve tačke uzorkovanja predstavljen je na slici 19. Laboratorijska merenja su obavljena na belom vodenom dnu (WWB), jednoj od tačaka za dodavanje NAC-a

2

mašine, najbližoj tački dodavanja za internet merenje elektrode, i tornju za čistu vodu (CWT), sledećem velikom sanduku za vodu blizu kiseoničke elektrode. Slika 19 jasno pokazuje da je internet merenje elektrode bilo konstantno visoke vrednosti O2 % od 80 % do 120 %, ali su postojale jasne razlike u dnevnim prosečnim rezultatima zasićenja kiseonikom. Laboratorijski uzorci su pokazali veći rezidualni rastvoreni kiseonik u nekim uzorcima, ali je obično nivo rastvorenog kiseonika bio veoma nizak. Slika 20 prikazuje rezultate merenja adenozin trifosfata (ATP). ATP proizvode bakterije i ukazuje na aktivnost bakterija. Vrednosti su uglavnom bile visoke, što ukazuje na visoku kontaminaciju procesne vode za papir. Internet rezultati o kiseoniku koji se mere kontinuirano i bez omogućavanja elektrodi da dođe do stabilnog očitavanja pokazuju mnogo veće vrednosti, pa se pokazalo da se rezultati dnevnog proseka onlajn očitavanja elektroda ne mogu koristiti za onlajn praćenje mikrobne kontaminacije procesne vode, kao što je podržano i prethodnim stanjem tehnike.

Slika 21 pokazuje jasnu korelaciju između ATP-a i pH u laboratorijskim uzorcima. Ova korelacija nije iznenađujuća jer bakterije u procesnoj vodi proizvode kiseline dok se skrob razgrađuje. Količina proizvedene kiseline je povezana sa količinom mikrobne aktivnosti. Rezultati na slici 22 pokazuju jasnu korelaciju između pH vrednosti testiranih u laboratoriji za procesnu vodu i onlajn prosečnih dnevnih vrednosti rastvorenog kiseonika. Ovaj nalaz pokazuje da iako prosečni onlajn rezultati elektroda za kiseonik ne mogu biti direktno povezani sa biološkom aktivnošću u procesnoj vodi i stvarne vrednosti izmerene onlajn ne odražavaju stvarno raspadanje kiseonika usled potrošnje mikroba, prosečne vrednosti rastvorenog kiseonika mogu se koristiti za procenu nivoa mikrobne kontaminacije u procesnoj vodi.

Slika 23 prikazuje stvarna očitavanja onlajn kiseoničke elektrode tokom dodavanja NAC-a do jedne tačke dodavanja u periodu od 24 sata. Internet očitavanja kiseonika se stalno smanjuju i jasno pokazuju gubitak kontrole i povećanje rasta mikroorganizama. Ovo pokazuje da je kontinuirano internet praćenje efikasno u otkrivanju gubitka biološke kontrole u procesnoj vodi. Takvi internet podaci se mogu koristiti za automatske korektivne korake kako bi se sprečila dalja deterioracija.

Claims (14)

PATENTNI ZAHTEV

1. U procesu dodavanja oksidacionog biocida u procesnu vodu, postupak za praćenje potencijalne razgradnje navedenog biocida čime se formira, kao rezultat takve degradacije, aktivno jedinjenje halogena, postupak koji obuhvata:

obezbeđivanje senzora rastvorenog kiseonika (24) u toku pomenute procesne vode nizvodno od ulaza za biocid; i

korišćenje pomenutog senzora rastvorenog kiseonika (24) za periodično merenje nivoa rastvorenog kiseonika u pomenutoj procesnoj vodi;

naznačeno time što vreme potrebno da pomenuta procesna voda teče od pomenutog ulaza za biocid do pomenutog senzora rastvorenog kiseonika (24) nije više od 30 minuta.

2. Postupak prema patentnom zahtevu 1, koji dalje obuhvata proizvodnju pomenutog oksidacionog biocida sinhrono sa dodavanjem navedenog oksidacionog biocida u pomenutu procesnu vodu, naznačen time što pomenuta proizvodnja obuhvata proizvodnju pomenutog oksidacionog biocida mešanjem hipohloritnog oksidansa i soli amonijuma.

3. Postupak prema patentnom zahtevu 2, naznačen time, što je navedena amonijumova so izabrana između amonijum karbamata, amonijum karbonata, amonijum bikarbonata, amonijum bromida, amonijum hlorida, amonijum sulfata, amonijum sulfamata i amonijum hidroksida.

4. Postupak prema patentnom zahtevu 3, naznačen time što je navedena amonijumova so izabrana između amonijum karbamata, amonijum bromida i amonijum sulfata.

5. Postupak prema bilo kom od patentnih zahteva 1 do 4, naznačen time što je pomenuti senzor rastvorenog kiseonika (24) senzor rastvorenog kiseonika koji je zasnovan na luminiscenciji.

6. Postupak prema bilo kom od patentnih zahteva 1 do 5, koji dalje obuhvata saopštavanje nivoa rastvorenog kiseonika kontroleru (26), naznačen time što

2

navedeni kontroler (26) uključuje ekran za prikaz upozorenja zasnovan na merenjima senzora rastvorenog kiseonika (24), i/ili naznačeni navedeni kontroler (26) uključuje funkciju za slanje upozorenja na udaljenu lokaciju.

7. Postupak prema patentnom zahtevu 6, naznačen time što navedeni kontroler (26), kada radi u pozadinskom načinu rada, generiše osnovnu vrednost za nivo rastvorenog kiseonika, naznačen time što navedeni kontroler (26) upozorava ako nivo rastvorenog kiseonika odstupa od osnovne vrednosti više od unapred podešenog praga, i/ili naznačen time što navedeni kontroler (26), kada radi u načinu rada dodavanja, upozorava ako dođe do smanjenja nivoa rastvorenog kiseonika tokom pomenutog dodavanja ili tokom produženog perioda merenja nakon navedenog dodavanja.

8. Postupak prema patentnom zahtevu 7, naznačen time što je pomenuti produženi period merenja 30 minuta.

9. Postupak prema patentnom zahtevu 7, naznačen time što je pomenuti produženi period merenja 20 minuta.

10. Postupak prema patentnom zahtevu 7, naznačen time što je pomenuti produženi period merenja 10 minuta.

11. Postupak prema bilo kom od patentnih zahteva 6 do 10, naznačen time što je navedeni kontroler (26) u komunikaciji sa sistemom za proizvodnju biocida (20) za proizvodnju pomenutog oksidacionog biocida sinhrono sa navedenim dodavanjem, naznačen time što navedeni kontroler (26) ima funkciju da kontroliše pomenuti sistem proizvodnje biocida (20).

12. Postupak prema bilo kom od patentnih zahteva 1 do 11, naznačen time, što vreme potrebno da pomenuta procesna voda teče od ulaza za biocid do pomenutog senzora rastvorenog kiseonika nije više od 20 minuta.

13. Postupak prema bilo kom od patentnih zahteva od 1 do 12, naznačen time što potrebno vreme da pomenuta procesna voda teče od ulaza za biocid do pomenutog senzora rastvorenog kiseonika nije više od 10 minuta.

14. Postupak prema bilo kom od patentnih zahteva 1 do 13, naznačen time što je navedeni aktivni halogeni spoj odabran iz grupe koja se sastoji od HOC1, HOBr, NHCl2 i NH2Br.

2