¿Cuáles son los estándares básicos de calidad del agua y la importancia de los sensores de calidad del agua?

El agua es esencial para las centrales eléctricas, fertilizantes, productos farmacéuticos, bebidas, procesamiento químico e industrias de tratamiento de aguas residuales. Un solo sector industrial podría tener diferentes requisitos para los estándares de calidad del agua. El agua sufre varios tratamientos químicos y físicos mientras pasa por múltiples secciones dentro de estas industrias. Monitorear estos cambios es esencial para garantizar el cumplimiento de todos los estándares de calidad del agua. Requiere la necesidad de sensores de calidad del agua

Los sensores de calidad del agua pueden variar en la detección de parámetros, rango, protocolo de comunicación y construcción. Es vital garantizar que los parámetros físicos, químicos y biológicos estén dentro del rango de detección del sensor. Los rangos de parámetros están definidos por los diversos requisitos reglamentarios o estándar. Mantener la máxima compatibilidad con su sistema conduce a rendimientos más altos, un proceso eficiente y una respuesta rápida a las anormalidades.

Comencemos por comprender los conceptos básicos de los estándares de calidad del agua, parámetros clave que detectan los sensores de calidad del agua y luego discutir la importancia de los sensores de calidad del agua en diversas aplicaciones.

Estándares básicos de calidad del agua

Mantener la calidad del agua es vital para beber o aplicaciones industriales. El pH bajo, detectado por sensores de calidad del agua, puede dañar las tuberías a base de acero al carbono y ser crítico en algunos procesos químicos con tuberías no metálicas. Del mismo modo, el agua para el consumo humano puede contener contaminantes que son detectables a través de sensores de calidad del agua que proporcionan turbidez, conductividad y otros parámetros de proceso. Vamos a profundizar en los estándares de calidad del agua para una comprensión más amplia de la calidad del agua.

& diams; Definición del estándar de calidad del agua (WQS)

Según la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA), los requisitos de calidad del agua dependen de tres factores principales: el usuario del agua, los requisitos de los parámetros para proteger al usuario del agua y los requisitos antidegradación para garantizar la sostenibilidad. Estos tres componentes centrales forman la calidad del agua. Varias organizaciones estandarizan la calidad del agua definiendo los rangos de parámetros de control, que se monitorean utilizando sensores de calidad del agua.

& diams; Cuerpos reguladores

Múltiples cuerpos reguladores definen los requisitos de WQS según la aplicación. Estas son las organizaciones clave que estandarizan la calidad del agua.:

• Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA)
• Sociedad Americana de Ingenieros Mecánicos (ASME)
• Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA)
• Sociedad Americana de Pruebas y Materiales (ASTM)
• Pharmacopeia de los Estados Unidos (USP)

Si bien la mayoría de los cuerpos reguladores pueden definir la calidad del agua para procesos específicos, la EPA proporciona pautas integrales en todos los sectores industriales. Se divide en títulos, piezas y secciones para aplicaciones específicas.

& diams; Ejemplos de WQS

1  Estándares generales de calidad del agua industrial

Organizaciones como la Organización Mundial de la Salud (OMS), la Organización Internacional para la Estandarización (ISO) y la EPA proporcionan pautas genéricas para el uso industrial del agua. Debería tener:

• ph: 6.5 – 8.5
• Turbiedad: <5 NTU
• Oxígeno disuelto (OD): >3 mg/L (varía según la industria)
• Sólidos disueltos totales (TDS): <500 mg/l
• Demanda química de oxígeno (DQO): <250 mg/l
• Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO): <30 mg/L
• Metales pesados ​​(plomo, arsénico, mercurio): <0,01 mg/L

2  Estándares de calidad del agua de la planta de energía

Con su 40 CFR Parte 423, la EPA proporciona una limitación de efluentes para la industria generadora de energía eléctrica de vapor. Del mismo modo, una organización más específica, como el ASME, proporciona una caldera & Código de recipiente a presión (BPVC), que define los requisitos particulares para el control de química del agua de alimentación de la caldera en la Sección I:

• ph: 8.5 – 10.5
• Conductividad: <10 µS/cm (agua ultrapura para calderas de alta presión)
• Sílice: <0.02 mg/L (para evitar el escala)
• Oxígeno disuelto: <0.007 mg/L (para evitar la corrosión)
• Dureza total: <0.1 mg/l caco₃

3  Alimentos & Estándares de calidad del agua de la industria de bebidas

En el caso de los artículos consumibles para los humanos, los criterios son mucho más restrictivos. Los parámetros de control también son diferentes de los requisitos de potencia o productos farmacéuticos típicos. También significa que los sensores de calidad del agua deben ser más precisos y precisos para detectar. La FDA proporciona un control estricto para WQS con los parámetros:

• ph: 6.5 – 8.5
• Dureza: <100 mg/l caco₃
• Cloro residual: 0.2 – 1.0 mg/l (para garantizar una desinfección adecuada)
• Coliformes totales: 0 CFU/100ml
• Turbiedad: <1 NTU
• Nitratos & Nitritos: <10 mg/L (para evitar los riesgos para la salud)

Parámetros de calidad del agua

En la sección anterior, observamos los diversos parámetros químicos que monitorean los sensores de calidad del agua para garantizar la producción de calidad. Ya sea que el agua esté destinada al consumo humano o cualquier proceso industrial, debe controlar tres parámetros físicos, químicos y biológicos clave.

Si bien hay muchos parámetros que los sensores de calidad del agua pueden detectar, hay algunos que se utilizan en la mayoría de las industrias. Nos centraremos en los parámetros más populares y ampliamente utilizados para el mantenimiento de la calidad del agua.:

▪ Parámetros físicos

▶ Temperatura

La temperatura es un parámetro crítico en la mayoría de las aplicaciones industriales. Puede ser vital para mantener o mejorar las reacciones químicas o biológicas. Los sensores de calidad del agua que detectan la temperatura generalmente están en línea y proporcionan información directa.

▶ Turbidez

La turbidez mide la claridad del agua. Los contaminantes y los sólidos suspendidos pueden hacer agua turbia o turbia. Los sensores de calidad del agua de turbidez utilizan luz infrarroja para detectar claridad.

▶ Total Suspendido  Sólidos (TSS)

Similar a los detectores de turbidez, los sólidos suspendidos también se detectan usando la luz. El sensor de calidad del agua utiliza la luz que pasa a través del agua para detectar sólidos suspendidos críticos en alimentos, bebidas, farmacéuticos y otros campos cruciales.

▶ Total Disuelto  Sólidos (TDS)

Los sólidos disueltos más altos (TD) indican que el agua puede contener metales pesados ​​o contaminantes no deseados que requieren eliminación. Puede afectar la calidad de la vida acuática en ríos y lagos. El agua también retendrá más calor, lo que puede afectar la vida marina.

▶ Conductividad

Los sensores de calidad del agua detectan la conductividad para calcular los sólidos disueltos (iones). Puede indicar la presencia de contaminantes que no hacen que el agua sea turbia o turbia.

▶ Dureza

Medir la cantidad de calcio y magnesio en el agua proporciona el grado de dureza. Este parámetro es vital, ya que puede causar la acumulación de escala y otros daños al equipo. Los sensores de calidad del agua usan electrodos selectivos de iones para detectar calcio y magnesio.

▶ Salinidad

La densidad del agua y la capacidad de calor son propiedades vitales. Un detector de calidad del agua con medición de conductividad eléctrica puede representar directamente la salinidad del agua, que es un parámetro vital en la agricultura para el riego y el ganado.

▪ Parámetros químicos

◀ pH

Detectar el nivel de pH es vital en aplicaciones industriales, agrícolas y ambientales. Un pH más bajo puede significar que el agua es demasiado ácida, y uno más alto significa que es básico. Las aplicaciones determinan el valor requerido del pH. Para el consumo humano, los sensores de calidad del agua deben detectar entre 6.5 y 8.5.

◀ Oxidación  Potencial de reducción (ORP)

La capacidad del agua para oxidar o reducir se conoce comúnmente como redox o ORP. Los sensores de agua que detectan ORP proporcionan información sobre la presencia de agentes como oxígeno, cloro o sulfuro de hidrógeno.

◀ disuelto  Oxígeno

Si bien ORP puede medir los posibles niveles de oxígeno, es fundamental detectar los niveles de oxígeno disuelto en el agua industrial. El oxígeno más alto puede dañar las tuberías y equipos de acero al carbono que utiliza metal oxidante. Para la vida acuática, el oxígeno disuelto más alto es deseable para la supervivencia. Los sensores electroquímicos de calidad del agua con un cátodo (electrodo negativo) donde se reduce el oxígeno para la detección.

◀ Amonio  Ion

Detectar y reducir la presencia de iones de amonio es vital en los ecosistemas acuáticos. Los niveles más altos de iones de amonio pueden reducir los niveles de oxígeno, dañando la vida acuática. Los sensores de calidad del agua con electrodos selectivos de iones (ISE) son la opción de referencia para la mayoría de las aplicaciones de detección en línea.

◀ nitrato  Ion

En el agua potable, los iones de nitrato pueden ser perjudiciales para el consumo humano y causar problemas como el síndrome del bebé azul. En grandes cuerpos de agua, puede producir flores de algas dañinas (Habs), que son dañinas para la vida marina. Se mantiene debajo de bajo – 1 mg/L o menos en aplicaciones de acuicultura.

▪ Parámetros biológicos

▶ Clorofila  Concentración

Representa la formación de algas y cianobacterias dentro de un cuerpo de agua. Los sensores de calidad del agua detectan estas concentraciones para indicar un crecimiento excesivo de algas o contaminación de nutrientes. Cuando se excita con una longitud de onda específica de luz, las moléculas de clorofila emiten luz.

▶ Total  Coliformes y E. coli

Es el indicador principal de la contaminación fecal en el agua, lo que puede dañar la salud humana y conducir a enfermedades transmitidas por el agua. La detección es vital en las industrias de alimentos, bebidas, tratamiento de aguas residuales y agua potable.

▶ biológico  Demanda de oxígeno

La detección de la demanda biológica de oxígeno utilizando sensores de calidad del agua es vital para garantizar un nivel controlado de contaminación orgánica. Una mayor demanda biológica de oxígeno puede reducir el oxígeno disponible para la vida marina. El documento, las industrias textiles y alimentarias monitorean estos parámetros de cerca.

¿Cómo medir la calidad del agua?

La medición de la calidad del agua requiere el uso de sensores en línea o técnicas de análisis fuera de línea. Cada uno de ellos tiene sus propias ventajas y desventajas. Aquí están las dos técnicas de prueba:

★ Pruebas de laboratorio

Todas las industrias tendrán instalaciones de prueba de laboratorio, ya que proporcionan valores más precisos y precisos que pueden ser críticos para calibrar la instrumentación y comparar los resultados. Estos son vitales para cumplir con los requisitos regulatorios. Sin embargo, son más lentos y costosos para mayores volúmenes de muestreo.

★ Pruebas de campo

Es la técnica ampliamente adoptada y aceptada para detectar la calidad del agua. Se pueden usar varios sensores de calidad del agua para garantizar una mejor supervisión durante el proceso. Esta técnica rápida y confiable produce resultados razonablemente precisos para el control de parámetros. Sin embargo, tiene el inconveniente de ser moderadamente preciso.

Importancia de los sensores de calidad del agua en diversas aplicaciones

La importancia de Sensor para la calidad del agua En agricultura, químicos, aguas residuales urbanas, biodegradación, ríos, depósitos, pozos, tratamiento de agua, centrales eléctricas y muchas otras aplicaciones son subestimadas. Ya sea que se trate de una aplicación industrial o ambiental, el uso de sensores de calidad del agua conducirá a mejores resultados y una mayor calidad.

✔ Agricultura

En aplicaciones agrícolas, los sensores de calidad del agua son vitales para invernadero, riego, manejo del suelo, ganado, hidroponía, acuaponia, gestión de fertilizantes y gestión de nutrientes. Los parámetros como la salinidad, la temperatura, TSS, conductividad, presencia de iones, niveles de pH, oxígeno disuelto y BOD son vitales para la salud del ganado, los cultivos y el medio ambiente. El control de estos parámetros también conduce a mayores rendimientos de cultivos y pérdidas más bajas.

✔ Tratamiento de agua

Las instalaciones que tratan el agua requieren detección de parámetros biológicos, químicos y físicos utilizando sensores de calidad del agua. Asegura el cumplimiento de los requisitos reglamentarios. Estas plantas de tratamiento de agua pueden proporcionar producción para agua potable y tratamiento de aguas residuales o proporcionar agua para uso industrial. Controlar los parámetros de agua como DO, detección de bacterias coliformes, BOD, pH, niveles de cloro, nitrato, amonio, potencial de reducción de oxidación (ORP), TDS, TSS y turbidez dará como resultado una mejor eficiencia, menor desechos y mayor producción.

✔ Procesar plantas

Las plantas de proceso como las centrales eléctricas, las plantas químicas o las refinerías requieren un monitoreo estricto de la calidad del agua para garantizar la eficiencia operativa, la seguridad y el cumplimiento de las regulaciones ambientales. Los sensores de calidad del agua en línea se utilizan para una operación eficiente y evitan daños al equipo. Los parámetros de monitoreo como pH, potencial de reducción de oxidación (ORP), cloro, amonio y nitrato pueden ayudar a reducir el proceso de envejecimiento y garantizar la confiabilidad del equipo.

✔ Ambiental

Ya se trate de sus lagos, embalses, agua de pozos, aguas residuales urbanas o cualquier otra aplicación ambiental. El uso de sensores de calidad del agua en línea puede proporcionar adquisición de datos en vivo que pueden reducir la contaminación del agua, equilibrar el ecosistema y garantizar el cumplimiento regulatorio. Los parámetros físicos, químicos y biológicos son críticos para monitorear el impacto ambiental. TSS, turbidez y temperatura ayudan a evaluar la condición de la vida acuática. Los TD, la salinidad y la conductividad proporcionan niveles de contaminación de las áreas industriales. Del mismo modo, el control de nivel de pH, ORP, nitrato, amonio y del nivel ayuda a los organismos acuáticos. Estos son vitales para el medio ambiente y la sostenibilidad.

Onlusión

¿Podemos garantizar la calidad del agua sin usar sensores en línea modernos? La respuesta es no. Sensores de calidad del agua. ahora son una parte integral de todas las aplicaciones industriales y ambientales. Proporcionan detalles intrincados en el proceso y garantizan productos controlados de la más alta calidad. Su propósito es proporcionar un monitoreo rápido en línea al usuario para fomentar la resolución de problemas y los ajustes de procesos. También garantizan el cumplimiento regulatorio para evitar posibles acciones legales.

Ya sea que mida TSS, TDS, Temerpatre, Salinity, Conductividad, Turbidez, DO, Concentraciones de iones, PH, ORP o cualquier otro parámetros, como mencionamos en nuestras secciones anteriores, los sensores de calidad del agua en línea hacen el trabajo con alta precisión y decente precisión. Esperamos que tenga una mejor comprensión de los estándares y sensores de calidad del agua y su importancia.

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