Analizator monitorujący i neutralizujący siarkowodór w kanalizacji
Siarkowodór (H2S), związek o charakterystycznym zapachu zgniłych jaj, jest często produktem ubocznym bakteryjnego rozkładu materii organicznej w kanalizacji. Ten toksyczny gaz zbiera się w rurach, wchodząc w reakcję z biofilmem pokrywającym ich ściany, przez co prowadzi do powstania silnie żrącego kwasu siarkowego, który może spowodować ich poważne uszkodzenie. Naprawa tego typu uszkodzeń w samej tylko Europie kosztuje 250 miliardów euro rocznie. H2S pojawia się w systemach kanalizacyjnych i znika z nich w sposób nieprzewidywalny, w zależności od miejscowych warunków. Dlatego operatorzy muszą monitorować gaz w całej sieci rur. W teorii po wykryciu H2S operatorzy mogliby w razie potrzeby neutralizować go za pomocą środków chemicznych. Ponieważ jednak dokładne monitorowanie H2S okazało się dotychczas trudne, stosowanie drogich środków chemicznych jest nieprecyzyjnym i nadmiernym rozwiązaniem, co oznacza straty i wysokie koszty.
Automatyczny system wykrywania H2S
Europa potrzebuje systemu, który automatycznie monitorowałby poziom H2S w całej sieci kanalizacyjnej. Taki właśnie system opracowano w ramach finansowanego ze środków UE projektu H2S Analyzer. Podczas poprzedniego finansowanego przez UE projektu o tej samej nazwie opracowano nowy czujnik i system do analizy. W ramach obecnego projektu zaktualizowano go, udoskonalono metodę neutralizacji i zwiększono skalę produkcji w celu wprowadzenia go na rynek. „Opracowaliśmy nową metodę ekstrakcji gazu i wykorzystaliśmy ją do wyekstrahowania siarkowodoru z próbki”, wyjaśnia dr. Michael Hahn, koordynator projektu. „Oznacza to, że matryca próbki nie wchodzi w kontakt z czujnikiem, co zapewnia wysoką czułość i stabilne wyniki”. Zgodnie z opracowanym rozwiązaniem w całej sieci kanalizacyjnej, powyżej linii wody instalowane są urządzenia wielkości kuchenki mikrofalowej, które automatycznie i nieprzerwanie monitorują stężenie H2S. System sterowania łączy wszystkie czujniki, wylicza ilości neutralizujących środków chemicznych potrzebnych w każdym miejscu instalacji czujnika i zarządza ukierunkowanym uwalnianiem w czasie rzeczywistym. Umożliwia to utrzymanie stężenia H2S na zerowym poziomie. Ponieważ metoda ta wykorzystuje tylko wymaganą ilość środków chemicznych, koszty są znacznie niższe niż w przypadku poprzednich alternatyw, a ponieważ zapobiega to również uszkodzeniom ścianek rur, nie są konieczne kosztowne naprawy.
Udana demonstracja w warunkach rzeczywistych
System analizatora jest obecnie na 7. poziomie gotowości technologicznej, co oznacza, że prototyp przeszedł zadowalającą demonstrację w środowisku operacyjnym. Testy wykazały, że system może wykrywać poziomy H2S już od 0,01 ppm i że zużywa o 40–50 % mniej neutralizujących środków chemicznych niż wcześniej. Przewiduje się, że wyniki te obniżą koszty zarządzania infrastrukturą ściekową o ponad 40 %, a jednocześnie wydłużą jej żywotność z 10–60 lat, ile wynosi obecnie, do ponad 100 lat. „Naszym najważniejszym rezultatem było stworzenie nowej normy”, dodaje Hahn. „Współpracujemy z ASTM, znanym wcześniej jako Amerykańskie Towarzystwo Badań i Materiałów, Deutsches Institut für Normung (DIN) i innymi komitetami normalizacyjnymi. W roku 2021 sfinalizowaliśmy projekt nowej normy ASTM dotyczącej monitorowania H2S poprzez ekstrakcję gazu, wykorzystującej naszą metodę i urządzenie”. Metody ASTM są wykorzystywane na całym świecie. Projekt H2S Analyser jest skierowany do komunalnych i prywatnych firm z sektora oczyszczania ścieków, a także do europejskich laboratoriów badawczych. Łącznie stanowią one rynek o wartości ponad 1,5 mld euro. Nowy system przewyższa konkurencję i umożliwi lepsze zarządzanie infrastrukturą ściekową przy znacznie niższych kosztach.
Słowa kluczowe
H2S Analyser, H2S, kanalizacja, ścieki, czujnik, siarkowodór, monitorowanie, ekstrakcja gazu, neutralizujące środki chemiczne
