Praktyczne porady jak wykorzystać fotometry i spektrofotometry do sprawdzenia i kalibracji czujników on-line

Analizy laboratoryjne nie muszą być trudne. Wystarczy przestrzegać kilku podstawowych zasad, aby dostać szybki i wiarygodny wynik, niezbędny do prawidłowego eksploatowania oczyszczalni ścieków. 

W kontekście zaostrzania wymogów dotyczących dopuszczalnych poziomów związków azotu i fosforu na wylotach z komunalnych oczyszczalni ścieków oraz rosnącej presji, związanej z koniecznością zmniejszania zużycia energii w procesie oczyszczania ścieków, zakłady komunalne szukają coraz to nowych sposobów radzenia sobie z powyższymi problemami. Zakup zaawansowanej aparatury pomiarowej (on-line), implementowanie nadrzędnych systemów sterowania czy manualne sposoby zmiany ustawień, w celu poprawienia wydajności procesów, łączy jeden istotny szczegół, o którym bardzo często się zapomina. Konieczność szybkiego i pewnego sprawdzenia otrzymanych rezultatów i możliwość kontroli, czy proces przebiega prawidłowo na każdym jego etapie. Aby mieć pewny punkt odniesienia, warto przyjąć założenie, że pomiar laboratoryjny jest nadrzędny do pomiarów on-line. Każde urządzenie on-line, takie jak sondy jonoselektywne czy analizatory odczynnikowe oraz pracujące na podstawie tych pomiarów narzędzia do optymalizacji procesów (nadrzędne systemy sterowania), z reguły wymagają okresowej kontroli. Urządzenia takie jak fotometry i spektrofotometry dają dziś możliwość wykonania wiarygodnej analizy sprawdzającej parametry, takie jak związki azotu i fosforu. Proces ten może odbywać się zarówno w specjalistycznych laboratoriach, jak również może być wykonany samodzielnie, przez obsługę obiektów. Decydując się na pomiar własny, musimy pamiętać, żeby przestrzegać kilku podstawowych zasad. 

Wybór odpowiedniego rodzaju testu

Przed zamówieniem odczynników dla fotometru, które będziemy wykorzystywać do weryfikacji, należy dokładnie sprawdzić jaki parametr mierzy nasz sprzęt on-line. Przykładowo, jeżeli posiadamy analizator ortofosforanów, dokładnie ten związek powinniśmy sprawdzać laboratoryjnie. Tymczasem, często użytkownicy błędnie wykonują oznaczenie fosforu ogólnego, bo on jest zapisany w pozwoleniu wodnoprawnym. Takie oznaczenie wymaga dodatkowej mineralizacji, której większość popularnych analizatorów on-line nie posiada. Porównując wynik testu na fosfor ogólny z wynikiem analizatora mierzącego ortofosforany z próbki przefiltrowanej, de facto sprawdzamy dwa różne parametry. Analogiczna sytuacja będzie miała miejsce z azotem ogólnym i związkami azotu.

Wybór właściwego zakresu pomiarowego

Należy pamiętać, że każdy test będzie najdokładniejszy w przedziale 1/3 do 2/3 zakresu pomiarowego. Im bliżej górnej albo dolnej granicy oznaczalności, dokładność oznaczenia będzie maleć. W takich przypadkach warto zastanowić się nad zmianą testu (dobraniu nowego zakresu) lub wykonaniu rozcieńczenia wodą destylowaną dla sytuacji, w której wynik będzie powyżej zakresu. Większość dostępnych na rynku fotometrów i spektrofotometrów posiada wbudowaną funkcję automatycznego przeliczenia wartości dla rozcieńczeń, z której warto skorzystać. 

Pobieranie próbki

W przypadku chęci oznaczenia form azotu w reaktorze biologicznym, należy pamiętać, że są to związki ulegające niezwykle szybkiemu utlenieniu. Z tego względu ważna jest szybkość wykonania analizy. Próbkę należy pobrać możliwie blisko czujnika, który chcemy sprawdzić czy skalibrować. Zaleca się wykonanie oznaczenia laboratoryjnego maksymalnie do 15 minut po pobraniu. Dostępne na rynku przenośne fotometry z zasilaniem bateryjnym, dają możliwość łatwego oznaczenia, nawet bezpośrednio na reaktorze biologicznym, co znacznie skraca czas od pobrania próbki do wykonania analizy. 

 
Przygotowanie próbki (filtracja) 

Dla oznaczenia form azotu (NO3-N, NH4-N, w niektórych przypadkach NO2-N) konieczne jest wykonanie filtracji próbki w celu odseparowania osadu i uzyskaniu permeatu. Do tego celu można użyć ogólnie dostępnych filtrów strzykawkowych lub wykorzystać klasyczne sączki. W przypadku chęci sprawdzenia analizatorów odczynnikowych, zarówno NH4-N czy PO4-P, przy których próbka jest filtrowana przez dedykowany system przygotowania, dla pomiaru laboratoryjnego również powinniśmy użyć medium nie zawierającego zawiesiny. Jeżeli w naszej oczyszczalni posiadamy analizator i mamy możliwość pobrania próbki, bezpośrednio za jego systemem filtracji, możemy pominąć sączenie i wykorzystać ją do oznaczenia laboratoryjnego. Jeżeli decydujemy się na takie rozwiązanie, należy pamiętać, żeby dbać o czystość wężyków i mat filtracyjnych. Warto raz na jakiś czas wykonywać własnoręczne sączenie w celu weryfikacji pracy układu przygotowania próbki (w nieczyszczonych wężykach mogą zachodzić reakcje wpływające na wartości parametrów). Należy również pamiętać, że w przeciwieństwie do popularnych sond jonoselektywnych, w przypadku analizatorów odczynnikowych mamy zadany interwał pomiędzy kolejnymi oznaczeniami. Musimy pamiętać, żeby próbkę do pomiaru fotometrycznego pobrać dokładnie w momencie analizy on-line. Jeżeli nie wiemy, kiedy ma nastąpić kolejny pomiar on-line, warto analizator zatrzymać i na nowo wystartować, równolegle z pobraniem próbki dla testu fotometrycznego. 

Przestrzeganie wytycznych producentów testów 

W przypadku wszelkiego rodzaju popularnych testów kuwetowych i odczynników wykorzystywanych do sprawdzania sprzętu on-line, należy pamiętać o wytycznych zawartych w metodykach. Niektórzy producenci testów kuwetowych wymagają przechowywania zestawów w określonej temperaturze (temperatura pokojowa lub nawet lodówka). W przypadku nie spełnienia tych wymogów, na przykład w upalne letnie dni, testy narażone na działanie wysokiej temperatury mogą stracić swoje właściwości, a otrzymany wynik nie będzie wiarygodny. W metodykach bardzo często zawarte są informacje na temat potencjalnych substancji przeszkadzających. W przypadku komunalnych oczyszczalni ścieków, bardzo często te parametry mieszczą się w wymaganych zakresach. Zawsze jednak warto zweryfikować metodykę przed pierwszym użyciem. Dokumentacja dołączona do odczynników określa, jak postąpić w przypadku interferencji (np. wykonać rozcieńczenie w celu zmniejszenia poziomu substancji przeszkadzającej). 

Weryfikacja wskazań

Należy też pamiętać, że bardzo często sprzęt on-line i urządzenia laboratoryjne będą działać w oparciu o dwie różne metody pomiarowe, stąd pewne drobne rozbieżności są dopuszczalne. Każdy wynik, co do którego mamy wątpliwości, powinno się traktować indywidualnie, brać pod uwagę wszelkie możliwe czynniki przeszkadzające, a w razie potrzeby powtórzyć oznaczenie.

Dostępne na rynku fotometry i spektrofotometry oraz gotowe do szybkiego użycia odczynniki mogą być perfekcyjnym narzędziem do weryfikacji wskazań pomiarów on-line. Testy do oznaczeń podstawowych parametrów, jak formy azotu, fosforu czy nawet ChZT są relatywnie proste w wykonaniu, przez co mogą być używane nawet przez obsługę obiektów nie posiadającą wcześniejszego kontaktu z badaniami laboratoryjnymi. Należy również pamiętać, że każdy czujnik on-line pracujący bezpośrednio w ściekach, będzie wymagał (mniejszego lub większego) nakładu pracy związanego z czyszczeniem, sprawdzeniem, a w niektórych przypadkach kalibracją. Dla kluczowych pomiarów, jak formy azotu czy fosforu, od których bezpośrednio zależą budżety obiektów, warto dbać o weryfikację wskazań. Czasami nawet drobne przekłamania czujników on-line, które można byłoby wyłapać i skorygować dzięki omawianym omiarom laboratoryjnym, potrafią przełożyć się na znaczne zużycie energii. Dlatego przy zakupie sprzętu pomiarowego on-line warto zastanowić się nad inwestycją w prosty fotometr. 

Źródło: Forum Eksploatatora: E-wydanie