SISTEME INTELIGENTE DE MONITORIZARE A CALITATII APEI
Monitorizarea poluanţilor constituie o parte necesară a oricărui sistem de management de mediu, constituind baza unui proces decizional desfăşurat în deplină cunoştinţă de cauză şi a elaborării strategiilor de management de mediu. Pentru a asigura o decizie temeinică, este esenţial să existe convingerea că măsurătorile reflectă pe deplin realitatea. Astfel, datele trebuie să fie bine definite din punct de vedere calitativ şi documentate. Modalităţile de prelevare şi analiză a probelor sunt la fel de importante ca rezultatele măsurătorilor în sine. Descărcările în mediu care provin din surse importante sunt urmărite în cadrul unui proces de monitorizare generală a surselor de poluanţi semnificativi din limitele unei zone atmosferice sau ale unui bazin hidrografic. Obiectivele sistemelor de monitorizare include de asemenea, aspecte legate de optimizarea procesului, verificare şi conformare cu prevederile legislative, cum ar fi limitele admisibile de emisii. Planurile de monitorizare sunt concepute şi implementate în vederea colectării de date privind calitatea aerului aerului şi a apei, precum şi descărcările de poluanţi semnificativi din surse importante. Elementele unui plan de monitorizare includ de regulă, următoarele:
selectarea parametrilor semnificativi,
metoda de prelevare şi transport a probelor, adică specificarea punctului de eşantionare, frecvenţa, tipul şi cantitatea de probe, precum şi echipamentul de încercare, analiza probelor, sau, ca soluţie alternativă, monitorizarea continuă;
formatul de raportare a rezultatelor. Nivelele de fond ale poluanţilor cum ar fi metalele sunt măsurate în aer, apă şi sol, alături
de alţi parametri, în puncte şi cu frecvenţe prestabilite, utilizând echipamente şi metode specificate. Obiectivul este acela de a colecta şi analiza probe reprezentative capabile să indice date utilizabile în cadrul sistemului de management de mediu. Pentru a asigura nivele de fond acceptabile, se efectuează predicţii ale concentraţiilor de poluanţi, utilizând modele şi date privind emisiile din câteva surse majore de poluare, acestea fiind verificate ulterior prin observaţii directe.
Clasificarea apelor de suprafaţă
Conform Ordinului MAPM 1146 /2002 pentru aprobarea Normativului privind obiectivele de referinta pentru clasificarea calitatii apelor de suprafata, clasificarea calitatii apei are în vedere:
abordarea integrata a evaluarii calitatii apei din punct de vedere chimic, biologic si microbiologic
coroborarea datelor de calitate a apei cu cele specifice sedimentelor Normativul stabileste 5 clase de calitate pentru apele de suprafata:
CLASA I : se impune apelor naturale de referinta sau concentratiilor de fond: alimentarea cu apa potabila, alimentarea unor procese industriale, alimentarea unitatilor de crestere a animalelor, alimentarea industriei alimentare, irigarea anumitor culturi, reproducerea si dezvoltarea salmonidelor, stranduri amenajate si bazine de înot
CLASA II : se impune apelor utilizate pentru protectia ecosistemelor acvatice: alimentarea amenajarilor piscicole cu exceptia celor salmonicole, reproducerea si dezvoltarea fondului piscicol din apele de ses, alimentarea proceselor industriale, scopuri urbanistice de agrement
CLASA III-a, a IV- a si a V- a : reflecta ponderea influentei antropice: alimentarea sistemelor de irigatii, alimentarea industriilor pentu scopuri, alte folosinte nementionate la clasa I si II
Staţii şi reţele de monitoring
Pentru descrierea diferitelor staţii şi reţele de monitoring s-au adoptat următorii termeni:
staţii statuate, pentru furnizarea de date privind încadrarea în condiţiile de calitate la nivel naţional si /sau internaţional.
staţii de referinţă, pentru zone pe cât posibil lipsite de impactul antropic; pentru fiecare zonă ecohidrologică.
staţii de graniţă, pentru caracterizarea transferului de fluxuri dintre ţări, regiuni sau între medii ( mare/ocean, ape de suprafaţă/ape subterane )
staţii de impact, control surse de poluare/arii definite.
staţii reprezentative, pentru caracterizarea impactului antropic la nivel bazinal.
staţii operaţionale, folosite la managementul de zi cu zi al calităţii apelor, de către agenţiile locale, regionale sau naţionale.
staţii de cercetare care se instalează şi operează pe timpul proiectului ştiinţific.
Monitorizarea apei Concentraţiile de poluanţi din apele subterane şi de suprafaţă pot înregistra variaţii în timp ca urmare a:
variaţiilor meteorologice sezoniere;
fenomenelor de eroziune a depozitelor de deşeuri miniere;
activităţilor umane, incluzând măsurile de remediere aplicate. Pentru a evita pătrunderea necontrolată a apei uzate în sistemele acvifere şi/sau în
emisarii de suprafaţă, se va asigura implementarea de măsuri, ţinând cont de condiţiile locale:
Amplasamente şi mijloace de monitorizare
instalarea
de
piezometre;
în
funcţie
Parametru
de nivelul hidrostatic al apelor subterane
necesităţi, la diferite nivele puncte de deversare a apelor subterane şi de debit, indicatori calitativi şi cantitativi de suprafaţă, surse de suprafaţă cu descărcare de poluanţi apă sistemul de emisari
debit, indicatori calitativi şi cantitativi de
- naturali: râuri, pârâuri
poluanţi
- artificiali: canale şi şanţuri bazine de retenţie, bazine de uz industrial indicatori calitativi şi cantitativi de poluanţi (iazuri)
Sistem prototip dezvoltat: SMAPA - Sistem multiagent pentru monitorizarea, diagnoza si controlul poluarii apei potabile
Descriere: Pentru producerea si distribuirea de apa potabila in conditii de siguranta pentru sanatatea consumatorilor, sunt necesare tehnologii de control si monitorizare care sa fie rapide, eficiente si cu siguranta mare in functionare. Cerintele unui astfel de sistem de monitorizare sunt: sa fie capabil sa detecteze un numar mare de contaminanti chimici si biologici, sa semnaleze perturbari in calitatea apei la sursa, in calitatea apei rezultate in urma tratamentului precum si in calitatea apei in reteaua de distributie dar si sa genereze informatii care sa permita luarea de decizii rapide ca de exemplu incetarea alimentarii de la un efluent contaminat sau schimbarea optiunilor de tratare a apei. Tehnologia de monitorizare si control trebuie sa fie usor de folosit, sa aiba costuri de intretinere reduse, dar sa fie foarte precisa si cu un grad sporit de siguranta in functionare. Detaliile de functionare trebuie sa fie specificate cu un grad foarte mare de generalitate, iar sistemul sa fie capabil sa se adapteze particularitatilor surselor de apa monitorizate ca de exemplu vulnerabilitate la contaminare, marimea sursei de apa precum si starea instalatiilor de tratare sau a retelei de distribuite. In cadrul proiectului a fost proiectat sistemul SMAPA (Sistem Multi-Agent pentru controlul Poluarii Apei). Solutia originala propusa de programul postdoctoral este aceea de a modela sistemul de monitorizare si control sub forma unui sistem multiagent. Principala caracteristica a sistemului multiagent care a determinat adoptarea acestei solutii este faptul ca sistemul este in mod inerent distribuit, ca urmare monitorizarea unui sistem complex de producere si distribuire a apei se poate face in maniera localizata, spre deosebire de sistemele centralizate care sunt folosite in prezent si care prezinta limitari tehnologice cu privire la capacitatea centrala de a retine si gestiona informatiile generate cu frecvente de pana la 1 inregistrare pe minut de un mare numar de senzori in timp real sub forma de serii temporale de date. In plus sistemele multiagent prezinta: eficienta sporita datorita autonomiei de actiune a agentilor componenti, siguranta in functionare, scalabilitate si flexibilitate, cost scazult, modularitate si posibilitatea de upgradare si reutilizare a agentilor.
Gradul de competitivitate a rezultatelor obtinute in cadrul proiectului: Sistemul SMAPA este inca in stadiul de implementare. Caracteristici: se utilizeaza softul ZEUS pentru generarea de sisteme multiagenti in Java cu metodologia aferenta. Tehnologia care urmeaza a fi folosita se bazeaza pe senzori de ultima generatie de tipul UV-Vis spectometru, de la S-CAN, Austria. Spectometrul poate inregistra urmatorii parametri: turbiditate, carbon organic(TOC, DOC), azot, benzen, pH, conductivitate, ORP, NH4, DO, redox, dar si presiune, temperatura si debit. Marimea instrumentului denumit "spectro::lyserTM " este de 500/44mm si cantareste 1,1Kg. Nu contine parti mobile si este construit sa functioneze fara a fi scos din apa. Principiul de functionare consta in emiterea de fascicule UV de catre o lampa XENON de mare energie, direct catre lichid. Designul cu 2 fascicule optice permite masuratori fara abatere dealungul mai multor luni. Dioda Zeiss 256 la capatul opus monitorizeaza tot spectrul(de la UV la visibile) si cu ajutorul tehnicilor de algoritmi chemometrici avansati, care ruleaza pe minicomputerul inglobat, poate cuantifica cele mai mici variatii de poluanti. Poate fi utilizat pentru a monitoriza si controla etape in procesul de tratare ca de exemplu oxidarea cu ozon, filtrarea cu carbon activ sau cu nisip.
Impactul tehnico-economic si social estimat la implementarea proiectului: Sistemul SMAPA - configuratie: Hardware: retea de PC-uri, retele de comunicare High-speed, senzori s Can, modemuri GSM(Global System for Mobile Communications)/GPRS(General Packet Radio Service) si internet, interfata pentru transferare automata de date la un system de PLC-uri(Programmable logic controller).
Data Logger si Sonda cu insertie directa in conducta pentru monitorizarea retelelor de apa
Intellisonde™ ofera o monitorizare revolutionara in timp real a calitatii apei, printr -o unitate usor de instalat si de dimensiuni mici. Folosind cele mai noi tehnologii de comunicare, se poate realiza monitorizarea a 12 parametrii, cu transmisie a datelor in timp real in orice colt al lumii.
Beneficii:
apropiere pro-activa de managementul calitatii apei posibilitatea monitorizarii in timp real a problemelor actuale sau viitoare ale calitatii apei la nivel local
posibilitatea evaluarii si minimizarii riscului de contaminare in cazul spargerilor sau reparatiilor
integrare cu modelare operationala a retelei, oferind date in timp real pentru controlul operational si estimare a riscului Datorita design-ului platformei deschise cu micro-tehnologie, intregul sistem este mai
usor si mai simplu de instalat, cu cutia componentelor electronice etansa IP68.
Costuri de exploatare reduse
Energia este asigurata printr-o baterie sau extern de la o sursa de alimentare de 9-24 DC sau AC (50-60 Hz). Datorita tehnologiei avansate in domeniul consumului de curent, sonda poate functiona pe baza bateriilor timp de minim 6 luni, asigurand astfel costuri reduse ale energiei. Sonda este calibrata in functie de instructiunile furnizate si are o greutate totala de 3.5 kg si o dimensiune globala de 600 mm.
Data Logging
12 parametrii inregistrati la fiecare 5 minute timp de 3 luni
valori masurate si inregistrate la intervale de la 1 minut pana la 1 ora
valorile maxime, minime si medii mentinute pentru fiecare parametru
optiune de inregistrare a valorilor medii peste 24 ore
setari alarma pentru fiecare parametru si transmisie in timp real (via GPRS sau Radio network).
Parametru
Performanta
Curgere:
0 – -2m/s, ± 5% reading
Temperatura
-5 to +50°C, ±0.1°C
Culoare:
0-50 Hazen, ±0.2 Hazen
pH:
0-14pH, ±0.1
Oxigen Dizolvat:
0-20mg/l, ±0.2mg/l
ISE:
0-1V, ±-0.001V
Mono-cloramine:
0-5mg/l, ±5%mg/l
Presiune (standard):
0-450 psig. ±2%
Turbiditate:
0-100 NTU, ±0.1NTU
Conductivitate:
0-100mS/cm,±0.001mS/cm
ORP (REDOX):
-1.4V to +1.4V,±0.001V
Clor:
0-5mg/l, ±5%mg/l
Intrare Traductor Presiune Intrare metrica curgere externa
Statii mobile analiza apa
Statii mobile (transportabile) de monitorizare a parametrilor apei pentru efluentii statiilor de epurare si pentru apele de suprafata, rauri, lacuri. Statia mobila are ca principale componente:
sistem automat de masura - celule de masura / vas imersare senzori, senzori, analizoare, controler multiparametric si de transmitere a datelor la distanta prin GSM, catre un dispecerat central.
sistemele auxiliare – instalatii curatare senzori cu aer comprimat, generator de curent, instalatii de alimentare cu apa si filtrare a probei.
Sistemul automat este utilizat pentru monitorizarea online a calitatii apelor de suprafata / efluentilor epurati care sunt deversati in emisari naturali, prin determinarea, inregistrarea si transmiterea automata a concentratiilor unor indicatori specifici cum ar fi:
pH
conductivitate
temperatura
turbiditate
potential redox
oxigen dizolvat
azotati
amoniu
coeficientul de absorbtie spectrala SAC
COD
BOD
TOC
DOC
fosfor total
nitriti
