Detección de hidrocarburos en agua de río y pozos

Introducción

En este estudio, veremos cómo las empresas de agua municipales del Reino Unido han utilizado el el analizador de aceite en agua / VOC / hidrocarburos MS1200. Específicamente, mostraremos cómo se ha utilizado el instrumento para monitorear derrames y eventos de contaminación que afectan la fuente de agua, y cómo esta detección ha sido beneficiosa para las compañías de agua involucradas.

También veremos algunos gráficos que muestran qué tipo de respuesta se puede esperar durante diferentes tipos de eventos, y también discutiremos brevemente qué medidas posteriores pueden tomar las empresas de agua y algunos detalles técnicos relacionados con esta aplicación.

Estudio de caso: protección de una toma de agua de un derrame de queroseno

La toma de agua alimenta una planta de tratamiento de agua que se encuentra a 300 m.

Está ubicada en una zona rural con problemas de altos niveles de amoníaco por escorrentías de aguas superficiales (fertilizantes y ganado). El agua tiene amplios niveles de turbidez que dependen de la lluvia. La temperatura ambiente y los niveles de flujo también varían ampliamente debido a la geografía.

El río está en un valle empinado y una carretera principal corre paralela al río durante una gran distancia, con una alta probabilidad de que los accidentes causen un incidente de contaminación.

La falta de suministro de gas de la red también significa que hay muchas granjas y casas que utilizan y almacenan queroseno para calefacción, así como combustible diesel para vehículos agrícolas . La contaminación ambiental de estas fuentes es frecuente y generalmente no se informa.

La ingesta también es vulnerable al vertido ilegal de productos derivados del petróleo.

Desafortunadamente, el suministro de agua de este sitio es clave para la compañía de agua debido a la geografía del área local y la falta de un suministro de agua alternativo en caso de que las obras de tratamiento se vean afectadas por un incidente de contaminación.

La compañía de agua instaló un analizador de VOC suministrado por Multisensor Systems en 2013 como parte de un conjunto de instrumentos para proteger la entrada . Anteriormente, había utilizado con éxito los productos de Multisensor como parte de una respuesta a un derrame importante de queroseno, que amenazó el acuífero en otras partes de su región.

La falta de sensibilidad a los cambios en la turbidez del agua del río fue un factor clave en la selección de la tecnología de Multisensor frente a otras, como los sistemas de base óptica que son inherentemente susceptibles a lecturas falsas y a fallos del equipo en aguas turbias.

Después de varios meses, el analizador vio un evento que cerró el sitio. La trama de esto se puede ver a continuación. Este evento tardó en desaparecer y se debió a un derrame de aceite de calefacción de queroseno . El aumento de la concentración se puede ver hasta el punto en que se apagaron las bombas para evitar daños a la planta. Una vez pasado el incidente, se volvieron a encender las bombas y se reanudó el funcionamiento normal.

La instalación del instrumento se completó sin ningún problema y la integración con el sistema SCADA del cliente a través de la conexión de 4-20 mA no tuvo problemas una vez escalado correctamente.

El único problema que se ha experimentado en el sitio fue la limpieza de la alimentación del tanque de muestra, que debe limpiarse una vez al mes en esta aplicación. Esto se curó aumentando la presión de la alimentación al tanque de muestra, la eliminación de componentes auxiliares redundantes y la actualización de los procedimientos internos para incluir el proceso de limpieza.

El instrumento ha continuado funcionando ininterrumpidamente desde el evento y su posterior servicio planificado.

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Estudio de caso: monitoreo en un pozo

El pozo está ubicado en una zona urbana del sur de Inglaterra y abastece de agua a los clientes de la localidad.

El pozo se ha hundido en estratos lo que hace que el agua tenga un alto contenido de hierro, lo que aumenta la turbidez del agua cruda entrante. Además, existe el problema de la contaminación por derrames de hidrocarburos , particularmente uno de un minorista de combustible local. Como resultado, se consideró que la ubicación era de alto riesgo y se especificó el monitoreo de COV.

El Multisensor MS1200 tuvo éxito en esta aplicación debido a su técnica de medición sin contacto y su inmunidad al estado del agua que se está probando.

Inicialmente se utilizó un instrumento que usaba fluorescencia UV como técnica de detección de COV. Pronto quedó claro que este tipo de sistema no podía hacer frente al alto contenido de hierro del agua, lo que provocó que se depositara óxido de hierro en los componentes ópticos, lo que provocó el fallo del instrumento en unos días. La compañía de agua local había vuelto a configurar y calibrar el instrumento en repetidas ocasiones, pero siempre volvía a fallar muy rápidamente.

Después de algún tiempo, el sistema de fluorescencia UV se abandonó en favor del Multisensor Systems MS1200. Esto fue a principios de 2015.El MS1200 se instaló y puso en servicio y luego se desafió con concentraciones variables de diésel en solución en el agua bajo prueba hasta 20 ppb. Esta prueba fue aprobada con éxito.

Desde la instalación, la MS1200 en el sitio no ha estado fuera de servicio en ningún momento.

La falta de sensibilidad a los cambios en la turbidez del agua fue un factor clave en la selección de la tecnología Multisensor frente a otras, como otros sistemas de base óptica, que son inherentemente susceptibles a lecturas falsas y fallos del equipo en aguas turbias. El uso de la tecnología “e-nose” de Multisensor hace que sus productos sean inmunes a la turbidez y altamente fiables.

El MS1200 lee niveles de 0 a 30 ppb típicamente y se usa para controlar la bomba de modo que en caso de niveles elevados de COV en el agua, las bombas se puedan apagar automáticamente. La MS1200 ha proporcionado un funcionamiento sin problemas durante más de un año, y solo necesita un servicio de mantenimiento cada seis meses. La compañía de agua también ha comenzado a implementar la MS1200 en otros lugares, tanto en aplicaciones de aguas subterráneas como superficiales.

Estudio de caso: protección de la entrada de ríos

Esta toma se encuentra en East Midlands. La toma alimenta un WTW que se encuentra a 1 km de distancia. La ingesta tiene licencia para extraer 60 millones de litros anuales.

El río tiene amplios niveles de turbidez que dependen de la lluvia.

El río es utilizado por embarcaciones ligeras por placer y está atravesado por carreteras. También es vulnerable al vertido ilegal de productos derivados del petróleo . .

La compañía de agua local ha instalado dos analizadores de COV suministrados por Multisensor Systems después de pruebas exhaustivas en 2011. Esta fue una actualización de un sistema anterior, también proporcionado por Multisensor Systems. La falta de sensibilidad a los cambios en la turbidez del río fue un factor clave en la selección de la tecnología de Multisensor frente a otras, como los sistemas de base óptica que son inherentemente susceptibles a lecturas falsas y fallos del equipo en aguas turbias.

El río ha visto pocos eventos significativos con niveles registrados de hidrocarburos de hasta 5ppb.

Los principales problemas han sido la limpieza del tanque de muestra, que debe limpiarse una vez al mes en esta aplicación. A continuación se muestra un evento en 2016. Aquí se puede ver un pico claro de COV en el agua . El evento no fue lo suficientemente importante para cerrar automáticamente las obras de tratamiento, pero demuestra la sensibilidad del equipo a cualquier evento, en este caso un suceso de corta duración.

¿Qué hacer en caso de alarma?

El analizador de COV de la Multisensor

Como hemos visto en los estudios de casos anteriores, una vez que un analizador está configurado y funcionando, es muy probable que en algún momento durante la operación detecte un evento de contaminación. Entonces, ¿cuáles son las opciones disponibles para la planta de tratamiento de agua una vez que el analizador detecta un evento? A continuación puede encontrar una lista no exhaustiva

  1. Protección de la planta de tratamiento de agua
    El primer paso será, obviamente, cerrar automáticamente la toma de agua y evitar que el agua llegue a la planta de tratamiento de agua. Esto generalmente se hace parando las bombas de extracción de agua y / o desviando el agua contaminada a través de una válvula a un tanque de retención o de regreso al río si no hay otras opciones disponibles.
  2. Investigar el evento
    El segundo paso suele ser iniciar rápidamente una investigación para determinar la fuente del evento de contaminación (a veces es un accidente real, a veces puede ser un acto malicioso). Se necesita una acción rápida para identificar posibles culpables, como una descarga ilegal de una fábrica o de particulares​​
  3. Operaciones de limpieza
    En el caso de un derrame sustancial que pueda afectar, por ejemplo, un acuífero, las operaciones de limpieza pueden involucrar excavar el suelo contaminado, colocar algunas barreras subterráneas (en forma de muro), etc.
  4. Evaluación de riesgos
    Una vez que se ha abordado la emergencia y surge la imagen completa, ahora es el momento de hacer una evaluación de riesgos y definir la probabilidad de que un evento similar vuelva a ocurrir en la misma área o en otras áreas de interés para el suministro de agua.
  5. Gestión y reducción de riesgos
    Finalmente, se pueden tomar una serie de pasos para reducir el riesgo (zonas de exclusión, áreas controladas) y gestionar el riesgo, por ejemplo, agregando puntos de monitoreo adicionales aguas arriba y / o aguas abajo

Dado que las empresas de agua operan en un entorno en constante cambio, la evaluación de riesgos debe ser un proceso reiterativo y parte de un programa de mejora continua.

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Resultados inesperados con un analizador de COV

Muy a menudo, los clientes que instalan un analizador de VOC parten de la suposición de que extraen agua de una masa de agua relativamente limpia que debe protegerse de eventos de contaminación inesperados. Sin embargo, nuestra experiencia en cientos de sitios muestra que, si bien en la mayoría de los casos esto es cierto, hay algunos casos en los que ya existía un nivel relativamente alto de contaminación de fondo que el cliente no conocía.

Esto suele ocurrir cuando la contaminación se debe a algunos contaminantes exóticos que no se detectan durante el análisis de rutina. De hecho, las pruebas de rutina generalmente buscarán una serie de COV de uso generalizado, como benceno, tolueno, xileno total, tricloroetileno, etc. y estas pruebas suelen rondar los cientos de libras. Por otro lado, si se requiere conocer todo lo que está presente en el agua, entonces se debe realizar un análisis químico completo, que lleva algo de tiempo y sobre todo, es mucho más costoso (£ 1000 - £ 2000).

Conclusiones

Nuestro monitor de VOC total MS1200 es un monitor de detección de amplio espectro que permite a las empresas de agua no solo detectar eventos de contaminación y derrames, sino también comprender mejor sus puntos de extracción de agua.

El uso del monitoreo mitiga el riesgo y, aunque no todos los puntos de extracción son susceptibles a derrames, muchos lo son y los costes de tal evento son muy altos.

El uso de esta tecnología junto con los procedimientos de evaluación de riesgos y los planes de gestión de riesgos, puede ayudar a las empresas de agua a proteger sus reservas de agua y evitar problemas debido a la interrupción del suministro, la contaminación de los activos, las sanciones económicas y el daño a la reputación de la empresa de agua.

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