DE112012002254T5

DE112012002254T5 - Oxidations-/Reduktionsmessung

Info

Publication number: DE112012002254T5
Application number: DE112012002254.8T
Authority: DE
Inventors: Vadim B. Malkov; David Langley Rick
Original assignee: Hach Co
Current assignee: Hach Co
Priority date: 2011-05-26
Filing date: 2012-05-24
Publication date: 2014-03-20
Also published as: WO2012162498A1; GB201320456D0; US9927268B2; GB2505790A; US20150192541A1; US20120298529A1; US10309808B2; US8999139B2; US20150369641A1

Abstract

Eine Oxidation-/Reduktionsmessung wird beschrieben. Ein Aspekt stellt ein Quantifizierungsverfahren für die Oxidation/Reduktion bereit, das umfasst: Empfangen von intermittierenden Oxidationsmittel-/Reduktionsmittel-Referenzmessungen von einem oder mehreren Referenzsensoren; Empfangen von einer oder mehreren im Wesentlichen kontinuierlichen auf die Oxidationsmittel-/Reduktionsmittel bezogenen Messungen von einem oder mehreren Bestätigungssensoren; und Verarbeiten der einen oder der mehreren im Wesentlichen kontinuierlichen auf die Oxidationsmittel-/Reduktionsmittel bezogenen Messungen mit den intermittierenden Oxidation-/Reduktionsmittel-Referenzmessungen, um im Wesentlichen kontinuierliche repräsentative Oxidationsmittel-/Reduktionsmittel-Referenzmessungen zu erzeugen.

Description

Verweis auf verwandte Anmeldung
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität für die PCT-Anmeldung Nr. PCT/US 11/38124 mit dem Titel „Fluid Quantification System and Method”, eingereicht am 26. Mai 2011, und die US-Anmeldung Nr. 13/459561 mit dem Titel „Oxidation/Reduction Measurement”, eingereicht am 30. April 2012, deren Offenbarungen hier per Referenz eingebunden sind.
Hintergrund
Flüssigkeiten können durch die Beigabe von Oxidationsmitteln behandelt oder verarbeitet werden, um ein Desinfektionsverfahren durchzuführen. Ein Beispiel ist die Wasserbehandlung. Oxidationsmittelmaterialien können Wasser zugesetzt werden, um organische und biologische Materialen in dem Wasser zu zerstören oder abzutöten. Oxidationsmittelmaterialien für die Verwendung in der Behandlung von Wasser können Chlor, Chlordioxid, Monochloramin, hypobromide Säure, Wasserstoffperoxid, Kaliumpermanganat und Sauerstoff/Ozon umfassen, sind aber nicht darauf beschränkt.
Eine typische Phase in einem Wasserbehandlungsverfahren weist Das Zusetzen von Chlor (oder irgendeinem anderen geeigneten Oxidationsmittel) auf, wobei das zugesetzte Chlor mit gelösten Verunreinigungen reagiert und das Wasser desinfiziert. Für Abwasserbehandlungsverfahren oder eine andere Behandlung, die das Ableiten in natürliche Gewässer beinhaltet (zum Beispiel Ballastwasserbehandlung), folgt darauf eine Entchlorungsphase, um überschüssiges oder restliches Oxidationsmittel zu entfernen. Das Entchlorungsverfahren kann das Zusetzen von Reduktionsmitteln, wie etwa SO₂, HSO₃- und SO3^2– in gechlortes Wasser aufweisen, um jegliches restliches Chlor/Oxidationsmittel zu verbrauchen. Die abschließende Phase weist Das Messen des Oxidationsmittelrestpegels in dem Wasser auf, um sicherzustellen, dass die Oxidationsmittelpegel innerhalb erwünschter Grenzen oder erlaubter Mengen sind.
Typischerweise spezifizieren Behördenvorschriften einen maximalen oder annehmbaren Pegel für Oxidationsmittelmaterialien, die in behandeltem Wasser, wie etwa Trinkwasser oder im endgültigen Abwasserabfluss, verbleiben dürfen. Folglich können kommunale Wasserbehandlungsverfahren eine Prüfung erfordern, um sicherzustellen, dass Oxidationsmittelmaterialien hinreichend entfernt wurden, um die Einhaltung von Vorschriften sicherzustellen.
Die Chlormessung in Wasser wird häufig mit Chargenverarbeitung erreicht, wobei die Messung die Gewinnung einer Wasser- oder Flüssigkeitsprobe, das Zusetzen eines chemischen Reaktionsmittels zu der Probe, das Abwarten einer bekannten Zeitspanne, damit das chemische Reaktionsmittel mit dem verfügbaren Chlor reagiert, und das Messen des restlichen Chlors aufweist.
Zusammenfassung
Zusammengefasst stellt ein Aspekt ein Oxidations-/Reduktionssystem bereit, das aufweist: einen oder mehrere Referenzsensoren, die aufgebaut sind, um intermittierende Oxidationsmittel-/Reduktionsmittel-Referenzmessungen zu erzeugen; einen oder mehrere Bestätigungssensoren, die aufgebaut sind, um eine oder mehrere im Wesentlichen kontinuierliche auf Oxidationsmittel-/Reduktionsmittel bezogene Messungen zu erzeugen; und Messelektronik in Kommunikation mit dem einen oder den mehreren Referenzsensoren und dem einen oder den mehreren Bestätigungssensoren; wobei die Messelektronik aufgebaut ist, um die eine oder die mehreren im Wesentlichen kontinuierlichen auf Oxidationsmittel-/Reduktionsmittel bezogenen Messungen mit den intermittierenden Oxidationsmittel-/Reduktionsmittel-Referenzmessungen zu verarbeiten, um im Wesentlichen kontinuierliche repräsentative Oxidationsmittel-/Reduktionsmittelmessungen zu erzeugen.
Ein anderer Aspekt stellt ein Oxidations-/Reduktionssystem bereit, das aufweist: einen Referenzsensor, der aufgebaut ist, um intermittierende Oxidationsmittel-/Reduktionsmittel-Referenzmessungen zu erzeugen; einen pH-Wert-Sensor, der aufgebaut ist, um im Wesentlichen kontinuierliche pH-Wertmessungen zu erzeugen; einen Oxidations-Reduktions-Potential-(ORP-)Sensor, der aufgebaut ist, um im Wesentlichen kontinuierliche ORP-Messungen zu erzeugen; und Messelektronik in Kommunikation mit dem Referenzsensor, dem pH-Wert-Sensor und dem ORP-Sensor; wobei die Messelektronik aufgebaut ist, um die eine oder die mehreren im Wesentlichen kontinuierlichen ORP-Messungen und im Wesentlichen kontinuierlichen pH-Wertmessungen mit den intermittierenden Oxidationsmittel-/Reduktionsmittelmessungen zu verarbeiten, um im Wesentlichen kontinuierliche repräsentative Oxidationsmittel-/Reduktionsmittelmessungen zu erzeugen.
Ein weiterer Aspekt stellt ein Quantifizierungsverfahren für die Oxidation/Reduktion bereit, das umfasst: Empfangen von intermittierenden Oxidationsmittel-/Reduktionsmittel-Referenzmessungen von einem oder mehreren Referenzsensoren; Empfangen von einer oder mehreren im Wesentlichen kontinuierlichen auf die Oxidationsmittel-/Reduktionsmittel bezogenen Messungen von einem oder mehreren Bestätigungssensoren; und Verarbeiten der einen oder der mehreren im Wesentlichen kontinuierlichen auf die Oxidationsmittel-/Reduktionsmittel bezogenen Messungen mit den intermittierenden Oxidationsmittel-/Reduktionsmittel-Referenzmessungen, um im Wesentlichen kontinuierliche repräsentative Oxidationsmittel-/Reduktionsmittel-Referenzmessungen zu erzeugen.
Das Vorangehende ist eine Zusammenfassung und kann somit Vereinfachungen, Verallgemeinerungen und Weglassungen von Einzelheiten enthalten; folglich werden Fachleute der Technik zu schätzen wissen, dass die Zusammenfassung lediglich veranschaulichend ist und nicht dazu gedacht ist, in irgendeiner Weise einschränkend zu sein.
Für ein besseres Verständnis der Ausführungsform zusammen mit ihren anderen und weiteren Merkmalen und Vorteilen wird Bezug auf die folgende Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen genommen. Der Schutzbereich der Erfindung wird in den beigefügten Patentansprüchen dargelegt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 stellt ein Beispiel für ein Oxidation-/Reduktionssystem dar.
2 stellt Beispiele für Oxidationsmittel-/Reduktionsmittel-Messantwortzeiten dar.
3 stellt ein Beispielverfahren für die Oxidation-/Reduktionsmessung/Quantifizierung dar.
4 stellt den gesamten Chlorrest gegen das zugesetzte Chlor in einem Beispielwasserbehandlungsverfahren dar.
5 stellt eine Chloraufspaltungskurve dar.
6 stellt die Chloraminbildung gegen den pH-Wert dar.
7 stellt ein Beispielverfahren für die Verwendung von Referenz- und Bestätigungssensormessungen dar, um repräsentative Oxidationsmittel-/Reduktionsmittelmessungen zu erzeugen.
Beschreibung von Ausführungsformen
Es versteht sich ohne Weiteres, dass die Komponenten der Ausführungsformen, wie sie in den Figuren hier im Allgemeinen beschrieben und dargestellt werden, neben den beschriebenen Beispielausführungsformen in einer großen Vielfalt verschiedener Aufbauten angeordnet und konzipiert werden können. Daher ist die folgende detailliertere Beschreibung der Beispielausführungsformen, wie in den Figuren dargestellt, nicht dafür gedacht, einschränkend zu sein, sondern ist lediglich repräsentativ für Beispielausführungsformen.
Über diese Beschreibung hinweg bedeutet der Bezug auf „eine Ausführungsform” (oder ähnliches), dass ein bestimmtes Merkmal, eine Struktur oder Charakteristik, die in Verbindung mit der Ausführungsform beschrieben wird, in wenigstens einer Ausführungsform enthalten ist. Folglich beziehen sich Erscheinungen des Ausdrucks „in einer Ausführungsform” oder ähnlicher an verschiedenen Stellen über diese Beschreibung hinweg nicht notwendigerweise alle auf die gleiche Ausführungsform.
Außerdem können die beschriebenen Merkmale, Strukturen oder Charakteristiken auf jede geeignete Weise in einer oder mehreren Ausführungsformen kombiniert werden. In der folgenden Beschreibung werden zahlreiche spezifische Einzelheiten und Beispiele bereitgestellt, um ein gründliches Verständnis der Ausführungsformen zu vermitteln. Jemand mit Kenntnissen der einschlägigen Technik wird jedoch erkennen, dass vielfältige Ausführungsformen ohne eine oder mehrere der spezifischen Einzelheiten oder mit anderen Verfahren, Komponenten, Materialien und so weiter in die Praxis umgesetzt werden können. In anderen Fallen werden wohlbekannte Strukturen, Materialien oder Arbeitsgänge nicht im Detail gezeigt oder beschrieben. Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhaft gedacht und stellt einfach gewisse Beispielausführungsformen dar.
Ein Nachteil eines herkömmlichen chemischen Reaktionsmitteltests für die Quantifizierung der Oxidation/Reduktion ist die vergangene Zeit, die erforderlich ist, um ein Ergebnis zu erzeugen. Chemische Tests erzeugen genaue Ergebnisse, benötigen aber wahrnehmbare Zeitspannen für die Verwirklichung (in der Größenordnung von Minuten). Zum Beispiel kann eine typische Chlormessung bis zum Abschluss mehrere Minuten brauchen. Während dieser Zeit kann sich der Flüssigkeitsinhalt geändert haben, wie etwa wenn die getestete Flüssigkeit, der Abfluss eines Behandlungsverfahrens ist. Eine herkömmliche Messung wird daher eine Messung eines Oxidationsmaterialpegels von einer vergangenen Zeitspanne aufweisen und kann die aktuellen Flüssigkeitszustände nicht widerspiegeln.
Als ein Ergebnis kann der Test nicht genau oder überhaupt repräsentativ sein. Die sich ergebenden Messwerte können relativ unvollständig sein. Derartige regelmäßige Messungen können unzureichend sein, wenn die Bedingungen sich schnell ändern. Gerade moderate Änderungen in Oxidationsmittelmaterialien können von derartigen Messungen nicht erfasst werden. Das Ergebnis der Verwendung eines herkömmlichen Tests kann die Verletzung der Oxidationsmittel-/Reduktionsmittelvorschriften, die übermäßige Verwendung von Oxidationsmittel- oder Reduktionsmittelmaterialien, was zu unangemessenen Kosten führt, die zu geringe Verwendung von Oxidationsmittel- oder Reduktionsmittelmaterialien und/oder nicht erwünschte oder ungesunde Pegel von in der Flüssigkeit verbleibenden Oxidationsmittel-/Reduktionsmittelmaterialien sein, was eine giftige Wirkung auf Leben im Wasser einschließt, wenn behandeltes Wasser in Flüsse oder Seen entlassen wird.
Es ist erwünscht, dass Oxidationsmittel und/oder Reduktionsmittel in einer Flüssigkeit genau und zuverlässig gemessen werden, um eine Verunreinigung zu verhindern, die Verletzung von Vorschriften zu verhindern und die Kosten für Zusatzstoffe zu minimieren. Folglich sorgt eine Ausführungsform für schnelles Testen, das für Situationen geeignet ist, in denen Wasserqualitäten sich schnell ändern können, wie etwa zum Beispiel, wenn die Flüssigkeit im Fluss ist.
Eine Ausführungsform stellt die herkömmliche, hochgenaue Messung eines Oxidationsmittels in Lösung (auf die hier als Referenzmessung Bezug genommen wird) bereit, stellt schnelle und/oder kontinuierliche geschätzte Messungen eines Oxidationsmittels in einer Lösung (auf die hier als Bestätigungs- oder zugehörige Messungen Bezug genommen wird) bereit und kann diese zwei Messquellen kombinieren, um, selbst in Situationen, in denen die Lösungscharakteristiken sich schnell ändern können, wie etwa bei Tests in Wasseranlagenabflüssen, eine im Wesentlichen kontinuierliche Messung oder Schätzung der Oxidationsmittel-/Reduktionsmittelpegel in Lösung (auf die hier als repräsentative Oxidationsmittel-/Reduktionsmittelmessungen Bezug genommen wird) zu erreichen.
Die Beschreibung wendet sich nun den Figuren zu. Die Beispielausführungsformen werden am besten unter Bezug auf die Figuren verstanden. Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhaft gedacht und stellt einfach gewisse Beispielausführungsformen dar.
Bezug nehmend auf 1 stellt eine Ausführungsform ein Oxidations-/Reduktionsmessgerät 100 bereit, das ein Vorhersagesystemmodell 123 (das ein Kalman-Filter, wie hier ferner beschrieben, umfassen kann, das sowohl ein Zustandsübergangsmodell als auch ein Messungsvorhersagemodell umfassen kann) als Teil der Verarbeitung der Oxidationsmittel-/Reduktionsmittel-Messdaten umfassen kann. Das Vorhersagesystemmodell 123, das ein Unscented Kalman-Filter aufweisen kann, kann eine Vorhersage von Messdaten bereitstellen, wobei die vorhergesagten Messdaten als repräsentative Messwerte in den Zeitspannen zwischen tatsächlichen Messdaten, das heißt, in Zeitspannen zwischen den intermittierenden Oxidationsmittel-/Reduktionsmittel-Referenzmessungen, dienen. Eine Ausführungsform stellt folglich eine Zustandsschätzung bereit, die basierend auf einer oder mehreren neuen Messungen aktualisiert wird, wobei die neuen Messungen, wie hier ferner beschrieben, eine Referenzmessung, eine zugehörige Messung oder beides sein können. Die Zustandsschätzung kann bei Empfang neuer Messdaten aktualisiert werden.
Der/Die Prozessor(en) 112 empfangen in einigen Ausführungsformen die intermittierenden Oxidationsmittel-/Reduktionsmittel-Referenzmessungen und die eine oder die mehreren im Wesentlichen kontinuierlichen auf die Oxidationsmittel/Reduktionsmittel bezogenen Messungen und verarbeiten diese Messungen, um im Wesentlichen kontinuierliche repräsentative Oxidationsmittel-/Reduktionsmittelmessungen zu erzeugen. In wenigstens einer Ausführungsform wird/werden die eine oder die mehreren im Wesentlichen kontinuierlichen auf die Oxidationsmittel-/Reduktionsmittel bezogenen Messungen verwendet, um eine Zustandsschätzung und eine Kovarianzmatrix des Vorhersagesystemmodells 123 zu aktualisieren. Die eine oder mehreren im Wesentlichen kontinuierlichen auf die Oxidationsmittel-/Reduktionsmittel bezogenen Messungen können wenigstens ein Oxidation-/Reduktionspotential-(ORP-)Messsignal und ein PH-Wertmesssignal umfassen, die verwendet werden können, um die repräsentativen Oxidationsmittel-/Reduktionsmittelmessungen in den Zeitspannen zwischen den intermittierenden Oxidationsmittel-/Reduktionsmittel-Referenzmessungen zu erzeugen.
Ein verwendetes Vorhersagesystemmodell 123 kann auf einem Unscented Kalman-Filter basieren. Unscented Kalman-Filter wurden bereits in anderen Anwendungen verwendet, wie etwa der Verfolgung von ballistischen und Umlaufobjekten, wie sie zum Beispiel verwendet werden können, um die Fluggeschwindigkeit und Richtung zu bestimmen. Herkömmliche Kalman-Filter wurden ebenfalls verwendet, um die Dynamik von Anlagen, zum Beispiel in der chemischen Fertigung, zu verfolgen. Das Unscented Kalman-Filter wurde typischerweise verwendet, um Geschwindigkeitsmessungen eines massiven Objekts, das sich mit sehr hohen Geschwindigkeiten bewegt, zu verfeinern und zu verbessern. Das Unscented Kalman-Filter wurde auf die Strömungsberechnung, wie zum Beispiel in der PCT-Anmeldung Nr. PCT/US 11/38124 beschrieben, die hier per Referenz eingebunden ist, angewendet.
Das Oxidation-/Reduktionsmessgerät 100 umfasst Messelektronik 110, wenigstens einen Referenzsensor 103 und einen oder mehrere Bestätigungssensoren 106A–106B, die über ein oder mehrere entsprechende Kabel oder eine andere Signalübertragungsvorrichtung (mit Leitung oder drahtlos) mit der Messelektronik 110 verbunden sind. Die Messelektronik 110 kommuniziert mit dem Referenzsensor 103 und dem einen oder den mehreren Bestätigungssensoren 106A–106B. In einigen Ausführungsformen können die Messelektronik 110 und die Sensoren 103 und 106A–106B eine integrierte Messgerätevorrichtung aufweisen. Alternativ können andere Ausführungsformen in einem modularen System implementiert werden, wobei verschiedene Komponenten des gesamten „Messgeräts” 100 funktional miteinander in Beziehung stehen. Zum Beispiel kann die Messelektronik in einer Beispielausführungsform sich entfernt von den Sensoren 103 und 106A–106B, wie etwa in einer Überwachungsstation, einer Datensammelstation, einem Server und so weiter, befinden. Ähnlich kann die Messelektronik 110 in einigen Ausführungsformen entweder über eine Leitungs- oder eine drahtlose Verbindung mit (einer) anderen entfernten Vorrichtung(en) kommunizieren.
Das Oxidation-/Reduktionsmessgerät 100 erzeugt eine Messung von Oxidationsmitteln/Reduktionsmitteln in der Flüssigkeit. Insbesondere kann das Oxidation-/Reduktionsmessgerät 100 die Menge an Oxidationsmitteln/Reduktionsmitteln in behandeltem Wasser, wie etwa die Konzentration von Chlor oder anderen Oxidationsmitteln in der Flüssigkeit, messen. Der Referenzsensor 103 und der eine oder die mehreren Bestätigungssensoren 106A–106B erzeugen Messungen, die gehandhabt oder kombiniert (oder in anderer Weise verarbeitet) werden, um im Wesentlichen kontinuierliche repräsentative Oxidationsmittel-/Reduktionsmittelmessungen zu erzeugen. Die im Wesentlichen kontinuierlichen repräsentativen Oxidationsmittel-/Reduktionsmittelmessungen können nicht direkt erhalten werden. Die repräsentativen Oxidationsmittel-/Reduktionsmittelmessungen können in Zeitspannen zwischen den intermittierenden Oxidationsmittel-/Reduktionsmittel-Referenzmessungen erzeugt werden.
Der Referenzsensor 103 kann einen Oxidationsmittel-/Reduktionsmittelpegel in der Flüssigkeit, die überwacht werden soll, direkt messen. Der Referenzsensor 103 kann intermittierende Oxidationsmittel-/Reduktionsmittelmessungen für die Flüssigkeit erzeugen. Der Referenzsensor 103 kann ein Chargenmessgerät aufweisen, das einen chemischen Reaktionstest durchführt. Der Referenzsensor 103 kann ein Messgerät aufweisen, das eine messbare Zeitspanne benötigt, um eine Oxidationsmittel- oder Reduktionsmittelmessung zu erzeugen. Da der Referenzsensor 103 Zeit benötigt, um eine genaue Messung zu erzeugen, kann er keine sofortigen Messungen erzeugen und kann keine kontinuierlichen Messungen erzeugen. Zum Beispiel kann der Referenzsensor 103 für die Messungen von Chlor in einigen Ausführungsformen fähig sein, etwa alle zweieinhalb Minuten Oxidationsmittel-/Reduktionsmittelmessungen zu erzeugen.
Der eine oder die mehreren Bestätigungssensoren 106A–106B erzeugen auf Oxidationsmittel/Reduktionsmittel bezogene Messungen für die Flüssigkeit. Der eine oder die mehreren Bestätigungssensoren können ein oder mehrere im Wesentlichen kontinuierliche elektronische Messsignale schnell erzeugen. Das eine oder die mehreren im Wesentlichen kontinuierlichen elektronischen Messsignale weisen im Wesentlichen kontinuierliche auf Oxidationsmittel/Reduktionsmittel bezogene Messsignale auf.
Der eine oder die mehreren Bestätigungssensoren 106A–106B können keine direkten Oxidationsmittel-/Reduktionsmittelmessungen erzeugen. Jedoch können der eine oder die mehreren Bestätigungssensoren 106A–106B verwendet werden, um die von dem Referenzsensor 103 erzeugten direkten Oxidationsmittel-/Reduktionsmittelmessungen zu ergänzen. Ebenso kann der Referenzsensor 103 verwendet werden, um die auf Oxidationsmittel/Reduktionsmittel bezogenen Messungen, die von dem einen oder den mehreren Bestätigungssensoren 106A–106B erzeugt werden, zu verifizieren.
Die Messelektronik 110 umfasst eine Schnittstelle 101 und einen Prozessor(en) 112, der/die mit der Schnittstelle 101 verbunden ist/sind. Die Schnittstelle 101 ist aufgebaut, um die intermittierenden Oxidationsmittel-/Reduktionsmittel-Referenzmessungen von dem Referenzsensor 103 zu empfangen, und kann die eine oder die mehreren im Wesentlichen kontinuierlichen auf Oxidationsmittel-/Reduktionsmittel bezogenen Messungen von dem einen oder den mehreren Bestätigungssensoren 106A–106B empfangen und kann die Signale an den/die Prozessor(en) 112 weiterleiten. Außerdem kann die Schnittstelle 101 jede Art von Vorverarbeitungsarbeitsgängen, wie etwa zum Beispiel das Digitalisieren der einen oder mehreren Flüssigkeitsrohmessungen, durchführen. Die Schnittstelle 101 kann ferner nach Wunsch jede Art von Vorverstärkung oder Vorfilterung durchführen. Alternativ kann die Verstärkung oder andere Vorverarbeitung in einem jeweiligen Sensor durchgeführt werden.
Die Messelektronik 110 kann ferner ein Speichersystem 120 umfassen. Das Speichersystem 120 kann, wie gezeigt, eine Komponente des/der Prozessor(en) 112 aufweisen oder kann eine getrennte Komponente oder Komponenten aufweisen. Das Speichersystem 110 kann Referenzmessungen 118 und Bestätigungsmessungen 119 umfassen. Die Referenzmessungen 118 sind intermittierende Oxidationsmittel-/Reduktionsmittel-Referenzmessungen, die von dem Referenzsensor 103 empfangen werden. Die Bestätigungsmessungen 119 sind im Wesentlichen kontinuierliche auf Oxidationsmittel-/Reduktionsmittel bezogene Messungen, die von dem einen oder den mehreren Bestätigungssensoren 106A–106B empfangen werden. Das Speichersystem 120 kann ferner eine Verarbeitungsroutine 122, ein Vorhersagesystemmodell 123 und repräsentative Oxidationsmittel-/Reduktionsmittelmessungen 129, welche die erzeugten repräsentativen Oxidationsmittel-/Reduktionsmittelmessungen sind, enthalten.
Die Messelektronik 110 kann ferner aufgebaut sein, um ein oder mehrere Elemente des Vorhersagesystemmodells 123 mit einem oder mehreren entsprechenden Schwellwerten zu vergleichen und eine oder mehrere Korrekturaktionen durchzuführen, wenn das eine oder die mehreren Elemente den einen oder die mehreren entsprechenden Schwellwerte nicht einhalten. Ähnlich kann/können die Referenzmessung(en), die zugehörige(en) Messung(en) und/oder die repräsentative(n) Messung(en) mit einem entsprechenden Schwellwert(en) verglichen werden, und ansprechend auf das Überschreiten eines/von Schwellwerts/en kann/können eine Korrekturmaßnahm(en) ergriffen werden.
Zum Beispiel kann ein Vergleich einen Oxidationsmittel-/Reduktionsmittelpegel erfassen, der einen Schwellwert übersteigt. Eine Korrekturmaßnahme kann das Steuern der Zugabe von Chlor (oder einem anderen Oxidationsmittel) zu der Flüssigkeit, das Steuern der Zugabe eines Reduktionsmittels für die Entfernung von Oxidationsmittel aus der Flüssigkeit, das Erzeugen eines Alarms, wenn der Oxidationsmittel-/Reduktionsmittelpegel einen Schwellwert übersteigt, das Einstellen von Eichparametern eines Bestätigungssensors oder von Sensoren und/oder die Bereitstellung einer Hardwarebeibehaltung und von Eichvorschlägen für den Bediener oder Benutzer aufweisen. Diese Korrekturmaßnahmen sind nicht einschränkende Beispiele.
Da eine Oxidations-Reduktionsreaktion einen Austausch von Elektronen mit sich bringt, kann sie messbare elektrische Ströme erzeugen. Der erzeugte elektrische Strom kann gemessen und verwendet werden, um die Menge an Oxidationsmittel-/Reduktionsmittel in der Flüssigkeit zu quantifizieren. Die Art und Menge von Reduktionsmitteln (Reduzierern) und Oxidationsmitteln (Oxidierern), die in einem Wassersystem vorhanden ist, hat einen direkten Einfluss auf ORP-Messungen und kann die Wasserqualität eines wässrigen Systems erheblich ändern.
Die Konzentration von Wasserstoffionen (pH-Wert) kann auch die chemische Form von Oxidationsmitteln/Reduktionmitteln definieren und kann daher die gemessene ORP-Spannung beeinflussen. Daher kann durch Erfassen sowohl von pH-Wertmessungen als auch ORP-Messungen der erzeugte elektrische Wasserstoffionenstrom berücksichtigt werden, um Oxidation-/Reduktionsmittelpegel unter Verwendung der ORP-Messungen genauer zu bestimmen. Folglich können die pH-Wertmessungen verwendet werden, um zu verifizieren, ob ORP-Messungsänderungen aufgrund von Änderungen von Oxidations-/Reduktionsreaktionen oder aufgrund von Änderungen des pH-Werts oder von beidem sind.
2 ist ein Diagramm der Oxidationsmittel-/Reduktionsmittel-Messantwort in dem Oxidations-/Reduktionsmessgerät 100 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Die tatsächliche (Dosis) Oxidationsmittel-/Reduktionsmittelkonzentration (in diesem Beispiel Chlorkonzentration in ppm (Teile pro Million)) kann wie angezeigt schnell zunehmen. Die von dem Referenzsensor 103 gemachten Referenzmessungen (zum Beispiel DPD-(N,N-Diethyl-p-Phenylendiamin-) Messungen) stellen eine mögliche lange Verzögerung zwischen einer Oxidationsmittel-/Reduktionsmitteländerung und einer genauen und zuverlässigen Messung durch den Referenzsensor 103 (das heißt, die Verzögerung zwischen Referenzmessungen 1 und 2) dar. Folglich finden Referenzmessungen intermittierend und/oder regelmäßig (in dem dargestellten Beispiel einmal alle 150 Sekunden) statt. Die im Wesentlichen kontinuierlichen Bestätigungsmessungen, die von dem einen oder den mehreren Bestätigungssensoren 106 gemacht werden, beginnen, im Wesentlichen sich zu ändern, sobald sich die Oxidationsmittel-/Reduktionsmittelkonzentration ändert. Folglich bringen die Referenzmessungen allein eine Verzögerung mit sich. Die Verzögerungszeit kann davon abhängen, wann die Konzentrationsänderung in Bezug auf die intermittierenden Referenzmessungen auftritt, kann aber über 300 s sein, wenn Referenzmessungen, wie in 2 dargestellt, in Intervallen von 150 s beabstandet sind.
3 ist ein Flussdiagramm eines Beispielquantifizierungsverfahrens für die Oxidation/Reduktion gemäß einer Ausführungsform. In Schritt 301 werden intermittierende Oxidationsmittel-/Reduktionsmittel-Referenzmessungen erzeugt. Die intermittierenden Oxidationsmittel-/Reduktionsmittel-Referenzmessungen können durch einen Oxidationsmittel-/Reduktionsmittel-Referenzsensor 103 erzeugt werden. Der Referenzsensor 103 kann eine Vorrichtung zum genauen Messen von Oxidationsmittel-/Reduktionsmittelpegeln in einer Flüssigkeit und/oder ein Chargenmessgerät, das einen chemischen Reaktionstest durchführt, aufweisen.
Da der Referenzsensor 103 eine erhebliche Zeit benötigen kann, um eine Messung zu erzeugen, kann er keine sofortigen oder kontinuierlichen Messungen, sondern vielmehr intermittierende Oxidationsmittel-/Reduktionsmittelmessungen erzeugen. Zum Beispiel kann der Referenzsensor 103 für Messungen von Chlor fähig sein, etwa alle zweieinhalb Minuten Oxidationsmittel-/Reduktionsmittelmessungen zu erzeugen. Jedoch kann die Zeitspanne zwischen Messungen von der Art und dem Betrieb des Referenzsensors 103 abhängen.
Die Chlormessung in Wasser wird durch Chargenbearbeitung erreicht, wobei die Messung aufweist, dass der Referenzsensor 103 eine Wasser- oder Flüssigkeitsprobe gewinnt, ein oder mehrere chemische Reaktionsmittel zu der Probe hinzufügt, eine bekannte Zeitspanne lang wartet, dass das chemische Reaktionsmittel mit verfügbarem Chlor reagiert und unter Verwendung der Reaktion die Menge an Chlor/Oxidationsmittel misst. Jedoch können andere Mess-/Quantifizierungsverfahren betrachtet werden und liegen innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung und der Patentansprüche.
Die intermittierenden Oxidationsmittel-/Reduktionsmittel-Referenzmessungen sind typischerweise sehr genau und zuverlässig zur Überwachung und Protokollierung der Oxidationsmittel-/Reduktionsmittelpegel. Jedoch ist es ein Nachteil, dass der Referenzsensor 103 nicht sofort und/oder kontinuierlich Oxidationsmittel-/Reduktionsmittelmessungen erzeugen kann.
In Schritt 302 wird/werden von einem oder mehreren Bestätigungssensoren 106A–106B eine oder mehrere im Wesentlichen kontinuierliche auf Oxidationsmittel-/Reduktionsmittel bezogene Messungen, zum Beispiel als ein oder mehrere im Wesentlichen kontinuierliche elektronische Messsignale, erzeugt. Der eine oder die mehreren Bestätigungssensoren 106A–106B kann/können keine Oxidationsmittel-/Reduktionsmittel-Messsignale erzeugen, die so genau wie von dem Referenzmessungssensor 103 erzeugte Messungen sind. Die kontinuierlichen Messungen können nicht direkt sein. Jedoch ist/sind der eine oder die mehreren Bestätigungssensoren 106A–106B enthalten, um Signale zu erzeugen, die sich auf die Oxidationsmittel-/Reduktionsmittelpegel beziehen. Der eine oder die mehreren Bestätigungssensorsignale kann/können verwendet werden, um auf die Oxidationsmittel-/Reduktionsmittelpegel zu schließen, um durch Modellierung zukünftige Werte oder Tendenzen vorherzusagen und/oder Änderungen in den Oxidationsmittel-/Reduktionsmittelpegeln zu erfassen. Der eine oder die mehreren Bestätigungssensoren 106A–106B kann/können gegen den Referenzsensor 103 geeicht werden. Als ein Ergebnis kann/können das eine oder die mehreren Bestätigungssensorsignale verwendet werden, um in den Zeiten zwischen den intermittierenden Oxidationsmittel-/Reduktionsmittel-Referenzmessungen ungefähre Oxidationsmittel-/Reduktionsmittelwerte mit ausreichender Genauigkeit zu erzeugen, um repräsentative Oxidationsmittel-/Reduktionsmittelmessungen 303 zu erzeugen.
Der eine oder die mehreren Bestätigungssensoren 106A–106B kann/können elektrochemische Sensoren aufweisen, die elektrische Messsignale erzeugen. Der eine oder die mehreren Bestätigungssensoren 106A–106B kann/können mit der Flüssigkeit Wechselwirken und durch Quantifizieren von Materialien in der Flüssigkeit die elektrischen Messsignale erzeugen. In einer Ausführungsform umfassten der eine oder die mehreren Bestätigungssensoren 106A–106B einen pH-Wertsensor und einen ORP-Sensor. Der pH-Wertsensor erzeugt ein elektrisches Signal, wobei der Spannungspegel des elektrischen Signals sich gemäß dem pH-Wert der Flüssigkeit ändert. Der ORP-Sensor erzeugt ein elektrisches Signal, wobei der Spannungspegel des elektrischen Signals sich gemäß der Menge des Oxidationsmittels/Reduktionsmittels in der Flüssigkeit oder gemäß Oxidation-/Reduktionsreaktionen, die in der Flüssigkeit auftreten, ändert.
Die Verwendung des einen oder der mehreren Bestätigungssensorsignale, um Oxidationsmittel-(Reduktionsmittelwerte zwischen Referenzmessungen zu erzeugen, ist möglich, obwohl das eine oder die mehreren Bestätigungssensorsignale keine direkten Oxidationsmittel-(Reduktionsmittelmessungen sind. Zum Beispiel wirken Chlor und andere Wasserdesinfektionsverbindungen durch die Oxidation von organischem und biologischem Material in dem Wasser, das heißt, durch Oxidation-Reduktionsreaktionen. Als ein Ergebnis wird sich die ORP-Messung mit Änderungen der Oxidationsmittel-(Reduktionsmittelpegl in dem Wasser ändern. Die ORP-Messung wird im Wesentlichen sofort auf eine Zunahme der Chlorkonzentration reagieren. Die ORP-Messung kann nicht so schnell auf eine Verringerung des Chlors reagieren, aber für gewisse Anwendungen ist ein Abfall in dem Chlorpegel normalerweise von weit geringerem Interesse als eine Zunahme des Chlorpegels.
Die pH-Wertmessung kann verwendet werden, um zu verifizieren, dass eine Änderung in der ORP-Messung aufgrund einer Änderung in den Oxidationsmittel-/Reduktionsmittelpegeln erfolgt. Die pH-Wertmessung kann verwendet werden, um zu verifizieren, dass eine Änderung in der ORP-Messung nicht aufgrund einer Änderung der Form der Oxidationsmittel/Reduktionsmittel erfolgt. Zum Beispiel kann Chlor in einer Hypochlorsäureform oder einer Hypochloritionenform verwendet werden. Hypochlorsäure ist typischerweise bei einem pH-Wert von etwa 6,5 vorherrschend, während Hypochloritionen typischerweise bei einem pH-Wert von etwa 8,5 vorherrschen. Diese zwei Chlorarten haben ein wesentlich verschiedenes Oxidations-Reduktionspotential, das die von dem ORP-Sensor erzeugte Spannung beeinflussen kann. Folglich kann eine Änderung in dem pH-Wert eine Änderung in der Form des Oxidationsmittels anzeigen, wobei die pH-Wertmessung verwendet werden kann, um die ORP-Messung zu interpretieren. Wenn die ORP-Messung sich ändert, während sich die pH-Wertmessung nicht ändert, kann als ein Ergebnis geschlossen werden, dass die Form des Oxidationsmittels/Reduktionsmittels sich nicht geändert hat. Wenn im Gegensatz dazu sich sowohl die ORP-Messung als auch die pH-Wertmessung ändert, dann kann sich die Form des Oxidationsmittels-/Reduktionsmittels geändert haben. Folglich wird die pH-Wertmessung verwendet, um die ORP-Messung zu verifizieren und/oder zu ergänzen.
In Schritt 303 werden die intermittierenden Oxidationsmittel-/Reduktionsmittel-Referenzmessungen mit den im Wesentlichen kontinuierlichen auf Oxidationsmittel-/Reduktionsmittel bezogenen Messungen verarbeitet, um im Wesentlichen kontinuierliche repräsentative Oxidationsmittel-/Reduktionsmittelmessungen zu erzeugen. Die eine oder die mehreren im Wesentlichen kontinuierlichen Bestätigungsmessungen können zwischen den intermittierenden Oxidationsmittel-/Reduktionsmittel-Referenzmessungen erzeugt werden und verwendet werden, um basierend auf den intermittierenden Oxidationsmittel-/Reduktionsmittel-Referenzmessungen einen aktuellen Oxidationsmittel-/Reduktionsmittelpegel zu verifizieren oder auf diesen zu interpolieren. Wenn die Gewinnung von Referenzmessungen eine erhebliche Zeit erfordert, kann das Vorhersagesystemmodell folglich Tendenzen und Messwerte zwischen (direkten/tatsächlichen) Referenzmessereignissen extrapolieren.
Wie hier beschrieben, kann eine repräsentative Oxidationsmittel-/Reduktionsmittelmessung mit einem Schwellwert verglichen werden und verwendet werden, um einen Oxidationsmittel-/Reduktionsmittelpegel, der außerhalb von Grenzen liegt, zu erfassen. Die repräsentative Oxidationsmittel-/Reduktionsmittelmessung kann verwendet werden, um einen Alarm zu erzeugen, wenn die Oxidationsmittel-/Reduktionsmittelpegel außerhalb von Grenzen liegen, und/oder kann verwendet werden, um die Eichparameter eines Bestätigungssensors oder von Sensoren 106A–106B einzustellen. Alternativ kann eine der intermittierenden Oxidationsmittel-/Reduktionsmittel-Referenzmessungen verwendet werden, um die Eichparameter der Bestätigungssensoren 106A–106B einzustellen. Die repräsentative Oxidationsmittel-/Reduktionsmittelmessung kann verwendet werden, um eine Aufrechterhaltung oder einen Eichvorschlag für den Bediener oder Benutzer bereitzustellen.
Als ein Beispiel für ein Modellierungssystem, um eine im Wesentlichen kontinuierliche repräsentative Messung von Oxidationsmittelpegeln in einer Lösung bereitzustellen, fokussiert sich die Beschreibung nun auf spezifische Oxidationsmittel/Reduktionsmittel in der Wasserbehandlung. Es sollte für Leute mit gewöhnlichen Kenntnissen der Technik jedoch offensichtlich sein, dass dies nicht einschränkende Beispiele sind.
Chlorschätzbeispiel
Eine Ausführungsform stellt die Kombination von Nicht-Echtzeitreferenzsensormessungen mit einer oder mehreren elektrochemischen Bestätigungssensormessungen bereit, um zuverlässige Echtzeitschätzungen für die gesamten Chlorreste zu erhalten. Ein Beispielreferenzsensor 103 ist ein Hach CL17 Gesamtchloranalysator. Elektrochemische Echtzeitmessungen können von Bestätigungssensoren 106A–106B erfasst werden, wie etwa Messungen, die (wenigstens teilweise) von einem ORP-Sensor gewonnen werden, die möglicherweise durch eine pH-Wert- und Temperaturmessung (die beide in einer Sonde verfügbar sind) erweitert werden.
Der Referenzsensor 103 kann ein EPA-akzeptiertes Verfahren verwenden, das vorschriftsgemäße Berichterstattung über die gesamten Chlorreste in einem minimalen Intervall von 2,5 Minuten erlaubt. Das ORP, der pH-Wert und die Fluidtemperatur können im Wesentlichen sofort abgelesen werden. Ein Beispiel dafür, wie die Messungen dieser Echtzeit-Betätigungssensoren 106A–106B mit regelmäßigen Messungen von einem Referenzsensor 103 korreliert werden sollen, so dass zuverlässige Schätzung der Gesamtchlorkonzentration in Echtzeit verfügbar sind, wird nun beschrieben. Wenngleich die folgenden Beispiele auf den Kontext der Überwachung von Chlorresten fokussiert sind, sollten jedoch Leute mit gewöhnlichen Kenntnissen der Technik wiederum verstehen, dass ähnliche Verfahren verwendet werden können, um die gesamte Restkonzentration anderer Chemikalien, Oxidationsmittel und so weiter abhängig von den verfügbaren Messungen und der Anwendung, die zur Hand ist, zu überwachen.
Abhängigkeit des Verfahrens vom gesamten Chlor Die Bestätigungs-(ORP-)Sensoren 106A–106B können durch eine Vielzahl an Wasserspezies beeinflusst werden, aber in dem Entchlorungsverfahren sind die Wesentlichen freies Chlor und verschiedene Chloramine. Freies Chlor besteht aus Hypochlorsäure (HOCl) und Hypochloritionen (HCl^–). Die Chloramine sind in erster Linie Monochloramin (NH₂Cl) und Dichloramin (NHCl₂) (die anderen bekannten Chloramine können aufgrund ihrer niedrigen Konzentration und der Tatsache, dass es unwahrscheinlich ist, dass sie erscheinen oder das Verfahren beeinflussen, vernachlässigt werden). Die Chlorgesamtkonzentration ist gegeben durch: Cl_TOT = HOCl + OCL^– + NH₂Cl + NHCl₂ Typischerweise ist nur eine der zwei Spezies auf einmal vorhanden. 4 stellt dar, wie die relativen Konzentrationen sich ändern, wenn dem Verfahren, in dem Ammoniak vorhanden ist, mehr Chlor zugesetzt wird.
Der Bereich I tritt typischerweise für Cl₂:N < 5:1 auf und ist durch das Vorhandensein von freiem Ammoniak in dem Vorgang seiner Reaktion mit zugesetztem Chlor gekennzeichnet, der Chlorierung genannt wird. Das Ergebnis sind zunehmende Konzentrationen von Monochloramin. Zum Beispiel findet diese Reaktion in dem Abwasserbehandlungsverfahren strömungsaufwärtig statt. An dem Entchlorungspunkt wurde der freie Ammoniak normalerweise auf null gesteuert, und das Verfahren arbeitet entweder in dem Bereich II oder dem Bereich III.
Der Bereich II beginnt, wenn genug Chlor zugesetzt wurde, um den gesamten freien Ammoniak zu binden. Typischerweise passiert dies, wenn Cl₂:N = 5:1. Wenn mehr Chlor zugesetzt wird, wird Monochloramin in Dichloramin umgewandelt oder es kann ferner mit der damit verbundenen Freisetzung von Stickstoffgas zu Stickstofftrichlorid (NCl₃) oxidiert werden. Das Monochloramin-/Dichloramin-Gleichgewicht hängt stark von dem pH-Wert des Verfahrens ab. Daher ist der Bereich II durch eine Mischung von NH₂Cl und NHCl₂-Spezies gekennzeichnet. Freies Chlor reagiert mit beiden Spezies, so kann angenommen werden, dass freies Chlor vernachlässigbar ist, solange Chloramine vorhanden sind. Wenn diese einmal verbraucht wurden, beginnt die freie Chlorkonzentration zu steigen („Wendepunkt”), und das Verfahren tritt in den Bereich III ein.
Der Bereich III ist durch ansteigende Pegel von freiem Chlor gekennzeichnet. Ein Wendpunkt tritt typischerweise auf, wenn Cl₂:N > 9:1. Freies Chlor besteht sowohl aus HOCl als auch seinem Aufspaltungsprodukt OCl^–. Diese Spezies sind in Gleichgewichtskonzentrationen, die von dem pH-Wert abhängen, vorhanden. Bei einem pH-Wert von 7,5 sind ihre relativen Bruchteile 1:1, wie in 5 dargestellt.
In einer Abwasserdesinfektionsanwendung wird die Abgabe von Restdesinfektionsmittel reguliert. Daher zerstören Anlagen das Restchlor in einer strömungsabwärtigen Entchlorungskammer. Da das Abwasser immer eine Ammoniakbelastung enthält, durchläuft die Chlorung die in 4 angezeigten Schritte, wenngleich nur die Gesamtchlorkonzentration (ohne Spezienbestimmung) überwacht wird, um dieses Verfahren zu steuern. Typischerweise wird der pH-Wert um 7,5 bis 8,0 gehalten, weil dies die Bildung von Dichloramin, das einen ungesunden Geruch hat, und von Desinfektionsnebenprodukten (DBPs) verringert.
ORP-Vorhersagemodelle für das gesamte Chlor
Eine Ausführungsform stellt einen Weg bereit, um das gemessene ORP an jedem Punkt in dem in 4 vorgestellten Verfahrensdiagramm vorherzusagen. Da es drei unterschiedliche Bereiche gibt, gibt es drei Vorhersagegleichungen. In dem Ausmaß, in dem diese erheblich verschiedene Vorhersagen erzeugen, kann es wichtig sein, welche verwendet werden soll. Die Unterscheidung zwischen dem Bereich II und dem Bereich III kann besonders schwierig sein.
Modell des Bereichs I
Es kann angenommen werden, dass Monochloramin die vorherrschende Chlor-Spezies in dem Bereich I ist. Das Vorhandensein von freiem Ammoniak stellt dies auf zwei Arten sicher: erstens durch schnelles Reagieren mit freiem Chlor, wenn es zugesetzt wird, und zweitens durch Erhöhen des pH-Werts, so dass das Hauptprodukt dieser Reaktion, wie in 6 dargestellt, NH₂Cl statt NHCl₂ ist. So gilt für praktische Zwecke Cl_TOT = NH₂Cl. Die ORP-Antwort gehorcht einer Nernst-Gleichung der Form: ORP = E₀ + C_ITln(NH₂Cl) (0.1) wobei E₀ eine Elektrodenmesswertverschiebung ist und C_I eine sich langsam ändernde Steigungskonstante ist, die aus der Verfahrensbeobachtung erfahren wird. Wenn Monochloramin durch das gesamte Chlor ersetzt wird und aufgelöst wird, wird die schnelle Aktualisierungsgleichung für den Bereich I erhalten:
In der typischen Verwendung kann E₀ aus der regelmäßigen Eichung erhalten werden, und C_I kann durch einen Kalman-Filterungsalgorithmus aktualisiert werden, so dass Vorhersagen der Gleichung (0.2) mit Ablesungen von dem Referenzsensor übereinstimmen. Im Gegensatz zu einer einmaligen Eichung erlaubt die Echtzeit-Aktualisierung der Steigung die lokale Näherung einer Elektrodenantwortcharakteristik, die entweder nicht genau linear ist oder die sich aufgrund von Alterung und/oder Verschmutzung geändert hat.
Modell des Bereichs II
In dem Bereich II kann sowohl Monochloramin als auch Dichloramin vorhanden sein, wobei ihre relativen Anteile, wie in 6 gezeigt, von dem pH-Wert abhängen. Wenngleich viele Anlagenbetreiber versuchen, die Bildung von Dichloramin zu minimieren, indem sie ihren Verfahrens-pH-Wert über 8 halten, ist immer noch etwas Dichloramin vorhanden.
Die Vorhersage von ORP-Ablesewerten für verschiedene Chloraminmischungen ist komplex. 6, die empirisch abgeleitet ist, zeigt, dass beide Spezies in dem Bereich 4 < pH-Wert < 8 vorhanden sind, was es schwierig macht, das ORP-Elektrodenpotential vorherzusagen. Selbst für pH-Wert > 8, wobei das Hauptprodukt Monochloramin ist, ergibt sich aus zwei unterschiedlichen Reaktionen, an denen verschiedene Ammoniak-Spezies beteiligt sind: molekulares Ammoniak (NH₃) und Ammoniakionen (NH₄ ⁺), wobei das erstere für pH-Wert < 8,75 vorherrscht und das letztere vorherrscht, wenn pH-Wert> 9,75. Bei pH-Zwischenwerten sind beide Spezies vorhanden. Die relativen Konzentrationen können, wie hier beschrieben, berechnet werden.
Ammoniak in Lösung löst sich gemäß:
wobei
Die Aufspaltung von Wasser ist gekennzeichnet durch: K₀ = [H⁺][OH^–] (0.5), das von der Temperatur abhängt, aber einen typischen Wert von K_W = 1,008 × 10^–14 hat.
[H⁺] = 10^–pH (0.6)
Durch Kombinieren der vorhergehenden drei Gleichungen kann das Verhältnis der Ammoniakionen- zu der molekularen Ammoniakionenkonzentration berechnet werden. Das Ergebnis hängt von dem pH-Wert ab:
Dieses Verhältnis ist bei pH-Wert = 9,25 ungefähr 1.
Zwei wichtige Wege für die Monochloraminerzeugung werden nun beschrieben. Unter der Annahme eines alkalischen Verfahrens-pH-Werts ist die Reaktion unter Beteiligung von NH₃: NH₃ + OCl^– NH₂Cl + OH^– (0.8) wobei die Reaktion unter Beteiligung von NH₄ ⁺ ist: NH + / 4 + OCl^– ⇌ NH₂Cl + H₂O (0.9)
Experimente haben gezeigt, dass Gleichgewichtspotentiale für Monochloramin unter pH-Wert = 8,75 sich um –75 mV/pH ändern. Über pH-Wert = 9,75 ist die Steigung –41 mV pro pH. Es ist bemerkenswert, dass die Dichloraminbildung in den ursprünglichen Experimenten minimiert war, indem ein Überschuss von NH₃ aufrecht erhalten wurde, eine Situation, die in dem Bereich II nicht herrscht. Es sind keine ähnlichen Ergebnisse für Dichloramin bekannt. Es wäre wahrscheinlich möglich, eine derartige Kurve unter pH = 4 experimentell zu bestimmen, aber dieser hoch saure pH-Wertbereich ist in der Wasserbehandlung im Allgemeinen und insbesondere in Entchlorungsverfahren von geringem Interesse.
Unter der Annahme, dass Gleichgewichtspotentialkurven sowohl für NH₂Cl als auch NHCl₂ bekannt wären, könnte es scheinen, dass der ORP-Ablesewert durch Überlagerung vorhergesagt werden könnte. Unglücklicherweise ist dies nicht der Fall. Einzeln betrachtet erzeugt jede Spezies eine Elektrodenantwort mit der allgemeinen Form:
Dies führt zu Schwierigkeiten, da das Zusetzen einer zweiten Chloramin-Spezies bewirken wird, dass sich die vorstehenden relativen Konzentrationen verschieben.
Es folgt, dass die exakte Vorhersage des ORP gegen den pH-Wert in dem Bereich II schwer fassbar bleibt. Bei der Konzeption eines Überwachungsalgorithmus könnte man annehmen, dass das ORP in dem Bereich II einer Regel der folgenden Form gehorcht: ORP = E ' / 0 + f(pH)·C_IITln(Cl_TOT) (0.11) wobei f(pH) eine empirische Funktion ist, die die pH-Wert-abhängige Spezienbestimmung und ihre sich ergebende Wirkung auf die Elektrodensteigung einkapselt. In der vorstehenden Formulierung ist f(pH) geschrieben, als wenn es verfahrens- und temperaturunabhängig wäre, was wahr sein kann oder auch nicht.
Ein anderer Ansatz wäre, das Problem der Spezienbestimmung frontal anzugehen, indem ein Sensor hinzugefügt wird, der fähig ist, Monochloramin von Dichloramin zu unterscheiden. Die Kenntnis der relativen Konzentrationen der Spezien lasst das Elektrodenantwortproblem immer noch ungelöst, aber das Ergebnis kann formal ausgedrückt werden als:
So oder so hätte eine schnelle Aktualisierungsgleichung für den Bereich II dann die folgende Form:
In dem Rest der Beschreibung wird die vereinfachende Annahme getroffen, dass der Anlagenbetreiber den Verfahrens-pH-Wert über 8 hält, was bewirkt, dass in dem Bereich II, genau wie in dem Bereich I Monochloramine die vorherrschende Spezies sind. Dies erlaubt: ORP = E ' / 0 + C_IITln(NH₂Cl) (0.14) und
die die gleiche Form wie die Gleichungen (0.1) und (0.2) haben.
Modell des Bereichs III
In dem Bereich III besteht Chlor aus einer Kombination von HOCL und OCL^–. Diese zwei Spezies erscheinen auf entgegengesetzten Seiten der folgenden Aufspaltungsgleichung: HOCL ⇌ H⁺ + OCL^– (0.16)
Andere Wasserstoffionen können in Lösung vorhanden sein, somit hängt die Gleichgewichtsposition von dem pH-Wert ab. Die relativen Konzentrationen von Hypochlorsäure und Hypochloritionen können ausgedrückt werden als:
wobei K_a = 29 × 10^–9. Es folgt, dass die relativen Konzentrationen bei einem pH-Wert von etwa 7,5 gleich groß sind.
HOCl hat ein Standardreduktionspotential von 1,48 V im Vergleich zu 0,81 V für OCl^–, so wird die ORP-Antwort von der Konzentration von HOCl dominiert: ORP ≈ E₀'' + C_IIITln(HOCl) (0.18)
ORP kann als ein Ersatz für das gesamte Chlor verwendet werden, indem die Gleichung (0.17) angewendet wird: Cl_TOT = HOCl + OCl^– = HOCl·(1 + K·10P^H) (0.19)
Dies führt zu der folgenden Gleichung für die Vorhersage des ORP-Ablesewerts aus der gesamten Chlorkonzentration:
Wenn man dies neu ordnet, wird die schnelle Aktualisierungsgleichung für den Bereich III erhalten.
Bei pH-Wert = 8 nimmt (1 + K_a·10^pH) einen Wert von 3,9 an; bei pH-Wert = 9 ist sein Wert 30.
Verallgemeinertes Modell
Unter der Annahme, dass in dem Bereich II Monochloramin vorherrscht, haben die ORP-Antwort- und die Gesamtchlorvorhersagegleichungen für die Bereiche I und II identische Formen. Für einen gegebenen pH-Wert sind die entsprechenden Gleichungen für den Bereich III, abgesehen von dem Vorhandensein eines zusätzlichen Multiplikationsfaktors, ebenfalls ähnlich. Es kann angenommen werden, dass E₀'' = E₀' = E₀, weil angenommen wird, dass diese Verschiebung eher für die Elektrode als das Verfahren charakteristisch ist. Also im Allgemeinen:
Um diese Funktionsformen mit denen für die Bereiche I und II abzustimmen, nehmen wir K = 0. Die Gleichungen (0.22) und (0.23) sind hoch nichtlinear, und dies ist ein Grund für die Verwendung eines Unscented Kalman-Filters. Ein herkömmliches Kalman-Filter ist nicht geeignet für diesen Grad an Nichtlinearität; jedoch lohnt es sich, zu bemerken, dass es möglich sein kann, ein sogenanntes erweitertes Kalman-Filter zu verwenden. Es besteht ein Vorteil darin, vereinheitlichte Gleichungen für alle drei Betriebsbereiche zu haben: es besteht nicht länger eine Notwendigkeit, den Bereich zu bestimmen, in dem die Anlage arbeitet, einfach nur eine Schätzung der Konstanten C und K basierend auf dem Verhalten der Anlage.
Kalman-Filterung
Ein Kalman-Filter hat die Fähigkeit, Informationen von mehreren Sensoren und Messungen zu verschmelzen, um statistisch optimale Schätzungen für eine oder mehrere Zustandsvariable vorzunehmen. Das Unscented Kalman-Filter arbeitet mit nichtlinearen Systemen. Es wurde auf die Strömungsschätzung, wie etwa zum Beispiel in der PCT-Anmeldung Nr. PCT/US 11/38124 beschrieben, angewendet, und die in der folgenden Beschreibung verwendete Notation folgt der darin verwendeten Notation. Hier können viele Einzelheiten zugunsten der Fokussierung auf diejenigen Einzelheiten, die für die Schätzung der Oxidationsmittelkonzentration (in diesem nicht einschränkenden Beispiel Chlor) besonders sind, weggelassen werden.
Modellbildung
Die ORP-Verschiebung ist eine Eigenschaft der einzelnen Elektrode und unabhängig von der Zeit oder dem Betriebsbereich. Wenn dies gilt, dann kann E₀ durch regelmäßige systemunabhängige Eichung bestimmt werden, anstatt es in den Zustandsvektor aufzunehmen. Der minimale Zustandsvektor ist dann:
Der Index k ist ein diskreter Zeitindex. Die ersten drei Elemente des Zustandsvektors sollten als „beste Schätzung” der entsprechenden Verfahrenswerte zur Zeit k verstanden werden, sie stellen keine einzelnen Messungen dar.
Das Zustandsübergangsmodell für ein gut gesteuertes Verfahren kann sein: x _k = x _k-1 + w _k (0.25)
Wenn man dies mit einem kanonischen Zustandstübergangsmodell vergleicht, ist die Zustandstübergangsmatrix F einfach eine Identitätsmatrix. Konventionsgemäß stellt w _k das Zustandsrauschen dar, das durch eine Rauschkovarianzmatrix Q gekennzeichnet ist. Der Rauschbeitrag kann nicht vorhergesagt werden, so ist die Zustandsvorhersagegleichung einfach x _k = x _k-1. was anzeigt, dass bei nicht vorhandenen neuen Informationen erwartet wird, dass der Systemzustand (im Mittel) unverändert bleiben wird.
Neue Informationen können sehr regelmäßig in der Form regelmäßiger Messungen von einem oder mehreren (elektrochemischen) Bestätigungssensoren 106A–106B erhalten werden (obere Zeilen der nächsten Gleichung) und weniger häufig als Messungen von einem Referenzsensor 103. Unter dem Kalman-Formalismus werden diese in einem Messvektor gesammelt. Für das System ist der Messvektor:
Sein letztes Element, der Chlorablesewert von dem Referenzsensor 103, ist nur einen Teil der Zeit verfügbar. Wenn es nicht verfügbar ist, hat der Messvektor anstelle der Dimension 4 die Dimension 3. Die Verwendung von Vektoren mit verringerter Länge ist in der Literatur gut dokumentiert und wird hier nicht weiter beschrieben.
Für einen gegebenen Zustand sind die Messungsvorhersagegleichungen ohne weiteres offensichtlich. ORP wird gemäß der Gleichung (0.22) vorhergesagt. Die anderen Messungen werden unter Vorab-Festlegung von Werten gleich den entsprechenden Zustandsvektorwerten vorhergesagt.
Allgemein auf 7 Bezug nehmend, wird, wenn neue Messungen verfügbar werden 701, eine Zustandsaktualisierung 702 vorgenommen, und Schätzungen/Vorhersagen in Bezug auf die Oxidationsmittelpegel werden basierend auf dem aktualisierten Systemzustand vorgenommen 703. Für den allgemeinsten Fall bedingt dies die Verfahren eines Unscented Kalman-Filters. Gewisse Kovarianzwerte werden benötigt, um dies zu erreichen. Das Messrauschen kann meistens als unabhängig angenommen werden und gemäß Sensordatenblattwerten initialisiert werden. Eine Ausnahme ist, dass T_mess verwendet wird, um pH_mess auf der Basis der Nernst-Gleichung zu kompensieren. Die Behandlung davon erfordert streng einige Einträge außerhalb der Diagonale ungleich null in der Messungskovarianzmatrix. Aber für ein Verfahren, in dem die Temperatur sich relativ zu der Messrate langsam ändert, kann dies sicher ignoriert werden.
Dieses Aktualisierungsverfahren kann vereinfacht werden, indem wenige gut begründete Annahmen gemacht werden. Insbesondere kann angenommen werden, dass die Ablesewerte des Referenzsensors 103 (wenn verfügbar) tatsächlich korrekt sind, aber nicht statistisch gefiltert zu werden brauchen. Diese Annahme ist konsistent mit der Tatsache, dass diese Ablesewerte auf einem Standardverfahren basieren. Wenn folglich Cl_ref verfügbar ist, Cl_TOT = Cl_ref, ungeachtet anderer Messungen und ungeachtet seines vorherigen Werts. Dies ist äquivalent zu der sehr kleinen Festlegung des zu Cl_ref gehörenden Messungskovarianzeintrags relativ zu den anderen Einträgen in der Messungskovarianzmatrix. Eine Komplikation ist, dass Cl_ref später ankommt, als es benötigt wird. Die folgende Beschreibung beschreibt, wie dies gehandhabt werden soll.
Wenn Cl_ref nicht verfügbar ist, sollte das System eine sequentielle Aktualisierung der Kalman-Filterung verwenden, um statistisches Filtern bereitzustellen. Der Grund ist nicht, dass man elektrochemischen Messungen misstraut (obwohl man könnte), sondern dass man nicht das totale Vertrauen in die Gesamtchlorvorhersagen der Gleichung (0.22) haben könnte. Zum Beispiel braucht man Zeit, um zuzulassen, dass C und K konvergieren.
Messungen außerhalb der Reihe
Die Kalman-Filterungsbeschreibung legt hier nahe, dass die Referenzmessung Cl_refCl_TOT ersetzten könnte, wenn Cl_ref zufällig verfügbar ist. Diese Situation ist tatsächlich komplizierter, weil der Abschluss von Referenzmessungen eine erhebliche Zeit braucht. Wenn der Referenzsensor 103 zum Beispiel ein Hach CL17 ist, zeigt ein „neuer” Ablesewert an, was die Gesamtchlorkonzentration von 2,5 Minuten (oder mehr) war, was nicht die jetzige sein kann. Darauf kann als eine Messung „außerhalb der Reihe” (OOS) Bezug genommen werden, weil es bis zu der Zeit, zu der sie ankommt, bereits eine Anzahl neuerer elektrochemischer Messungen gab. Angenommen, dass N Messungen von ORP und so weiter in der Zeit protokolliert werden, die es braucht, um eine Referenzmessung abzuschließen. Um die Referenzmessung richtig zu nutzen, wird eine „Absicherung” des Kalman-Filterungsalgorithmus für die Zeit, zu der der Referenzsensor 103 erfasst wird, benötigt, die sich ergebende Referenzmessung kann angewendet werden, um eine verbesserte Zustandsschätzung für diese Zeit zu bekommen, und das ORP und seit dann gemachte Messungen können erneut angewendet werden, um die korrigierte Zustandsschätzung auf den aktuellen Zeitpunkt zu bringen.
Angenommen, für jede Messung des Referenzsensors 103 werden L gleichmäßig beabstandete ORP-Messungen gemacht. Da elektrochemische Ablesewerte nach Bedarf verfügbar sind, ist es vernünftig, sie derart zeitlich zu planen, dass L eine ganze Zahl ist. Ein Weg mit der Brechstange, um die sogenannte „Retrodiktion” des Kalman-Filters zuzulassen, ist, L frühere Messvektoren y_k plus den Vektor x _k-L und die Zustandskovarianzmatrix P + / x zu Puffern. Diese reichen aus, um zuzulassen, dass das Kalman-Filter von dem Zeitindex (k-L), wenn Cl_ref(k-L) schließlich ankommt, neu durchlaufen wird. Aufgrund der Symmetrie der Kovarianzmatrix stellt sich die Gesamtanzahl von Werten, die gespeichert werden muss, als 3L + 25 heraus. Angenommen, die Messungen des Referenzvektors 103 werden alle 2,5 Minuten gemacht und die Messungen des Bestätigungssensors 106A–106B jede Sekunde, L = 150. Wenn 32-Bit-Gleitkommawerte gespeichert werden, ist der gesamte RAM-Platz, der benötigt wird, weniger als 2 KByte.
Eine andere Arbeit hat eine andere Lösung für das OOS-Messproblem ergeben, die sich von der vorstehend gegebenen unterscheidet. Folglich können neben dem hier beschriebenen Beispielansatz, abhängig von dem Verwendungsfall, auf den man trifft, andere OOS-Messansätze verwendet werden.
Wie von Fachleuten der Technik zu schätzen gewusst wird, können verschiedene Aspekte als ein System, Verfahren oder Programmprodukt ausgeführt werden. Folglich können Aspekte die Form einer kompletten Hardwareausführungsform oder einer Ausführungsform einschließlich Software, auf die hier im Allgemeinen als „Schaltung”, „Modul” oder „System” Bezug genommen werden kann, annehmen. Außerdem können Aspekte die Form eines Programmprodukts annehmen, das in einem oder mehreren maschinenlesbaren Medium/en ausgeführt werden kann, die maschinenlesbaren Programmcode damit ausgeführt haben.
Jede Kombination von einem oder mehreren maschinenlesbaren Nichtsignalmedium/en kann verwendet werden. Das Nichtsignalmedium kann ein Speichermedium, wie etwa ein in einem Mikrocontroller eines Sensors oder eines Messgeräts enthaltener oder damit verbundener Speicher, zum Beispiel das Speichersystem 120, sein.
Programmcode, der auf einem Nichtsignal-Speichermedium ausgeführt ist, kann unter Verwendung jedes geeigneten Mediums, einschließlich eines drahtlosen, verdrahteten, Lichtwellenleiterkabels, RF, und so weiter oder jeder geeigneten Kombination des Vorangehenden übertragen werden, ohne darauf beschränkt sein. Programmcode zum Ausführen von Operationen kann in jeder Kombination aus einer oder mehreren Programmiersprachen geschrieben werden. Der Programmcode kann vollständig auf einer einzigen Vorrichtung, teilweise auf einer einzigen Vorrichtung, als ein unabhängiges Softwarepackage oder teilweise auf einer einzigen Vorrichtung und teilweise auf einer anderen Vorrichtung ausgeführt werden. In einigen Fällen können die Vorrichtungen durch jede Art von Verbindung, entweder einer physikalischen (Leitungsverbindung, wie etwa über einen USB-Anschluss) oder über ein Netzwerk, einschließlich eines lokalen Netzwerks (LAN) oder eines Weitverkehrsnetzes (WAN) verbunden werden, oder die Verbindung kann durch andere Vorrichtungen (zum Beispiel durch das Internet unter Verwendung eines Internetdienstanbieters) erledigt werden.
Ausführungsformen werden unter Bezug auf Figuren von Verfahren, Vorrichtungen und Programmprodukten beschrieben. Es versteht sich, dass Abschnitte der Figuren durch Programmanweisungen implementiert werden können. Diese Programmanweisungen können an einen Prozessor(en) einer programmierbaren Datenverarbeitungsvorrichtung bereitgestellt werden, um eine Maschine herzustellen, so dass die Anweisungen, die über den/die Prozessor(en) der programmierbaren Datenverarbeitungsvorrichtung ausgeführt werden, ein Mittel zum Implementieren der spezifizierten Funktionen/Aktionen erzeugen.
Die Programmanweisungen können auch in einem maschinenlesbaren Speichermedium gespeichert werden, das eine programmierbare Datenverarbeitungsvorrichtung anleiten kann, in einer bestimmten Weise zu arbeiten, so dass die in dem Speichermedium gespeicherten Anweisungen einen Fertigungsartikel herstellen, der Anweisungen umfasst, welche die spezifizierte Funktion/Aktion implementieren. Die Programmanweisungen können auch auf eine programmierbare Datenverarbeitungsvorrichtung geladen werden, um zu bewirken, dass auf der programmierbaren Vorrichtung eine Reihe von Betriebsschritten durchgeführt wird, um ein Verfahren zu erzeugen, so dass die Anweisungen, die auf der programmierbaren Vorrichtung ausgeführt werden, Prozesse zum Implementieren der spezifizierten Funktionen/Aktionen bereitstellen.
Diese Offenbarung wurde zu Zwecken der Veranschaulichung und Beschreibung vorgestellt, aber ist nicht dafür gedacht, erschöpfend oder einschränkend zu sein. Viele Modifikationen und Variationen werden für Leute mit gewöhnlichen Kenntnissen der Technik offensichtlich. Die Beispielausführungsformen wurden ausgewählt und beschrieben, um Prinzipien und die praktische Anwendung zu erklären und um andere mit gewöhnlichen Kenntnissen in die Lage zu versetzen, die Offenbarung für verschiedene Ausführungsformen mit verschiedenen Modifikationen zu verstehen, wie sie für die bestimmte betrachtete Anwendung geeignet sind.
Wenngleich hier somit veranschaulichende Beispiele unter Bezug auf die begleitenden Figuren beschrieben wurden, versteht sich, dass diese Beschreibung nicht einschränkend ist und dass hier von jemandem mit Kenntnissen der Technik vielfältige andere Änderungen und Modifikationen beeinflusst werden können, ohne von dem Schutzbereich oder Geist der Offenbarung abzuweichen.

Claims

Oxidation-/Reduktionssystem, das aufweist: einen oder mehrere Referenzsensoren, die aufgebaut sind, um intermittierende Oxidationsmittel-/Reduktionsmittel-Referenzmessungen zu erzeugen; einen oder mehrere Bestätigungssensoren, die aufgebaut sind, um eine oder mehrere im Wesentlichen kontinuierliche auf Oxidationsmittel-/Reduktionsmittel bezogene Messungen zu erzeugen; und Messelektronik in Kommunikation mit dem einen oder den mehreren Referenzsensoren und dem einen oder den mehreren Bestätigungssensoren; wobei die Messelektronik aufgebaut ist, um die eine oder die mehreren im Wesentlichen kontinuierlichen auf Oxidationsmittel-/Reduktionsmittel bezogenen Messungen mit den intermittierenden Oxidationsmittel-/Reduktionsmittel-Referenzmessungen zu verarbeiten, um im Wesentlichen kontinuierliche repräsentative Oxidationsmittel-/Reduktionsmittelmessungen zu erzeugen.
Oxidations-/Reduktionssystem nach Anspruch 1, wobei die eine oder mehreren im Wesentlichen kontinuierlichen auf Oxidationsmittel-/Reduktionsmittel bezogenen Messungen im Wesentlichen kontinuierliche pH-Wertmessungen, im Wesentlichen kontinuierliche Oxidations-Reduktionspotential-(ORP-)Messungen und im Wesentlichen kontinuierliche Temperaturmessungen umfassen.
Oxidations-/Reduktionssystem nach Anspruch 2, wobei die im Wesentlichen kontinuierlichen pH-Wertmessungen im Wesentlichen einer Oxidationsmittel-/Reduktionsmittelform entsprechen.
Oxidation-/Reduktionssystem nach Anspruch 1, wobei die im Wesentlichen kontinuierlichen repräsentativen Oxidationsmittel-/Reduktionsmittelmessungen unter Verwendung eines Vorhersagesystemmodells erzeugt werden.
Oxidations-/Reduktionssystem nach Anspruch 4, wobei das Vorhersagesystemmodell ein Unscented Kalman-Filter aufweist.
Oxidation-/Reduktionssystem nach Anspruch 1, wobei die Messelektronik aufgebaut ist, um: ein oder mehrere Elemente des Vorhersagesystemmodells mit einem oder mehreren entsprechenden Schwellwerten zu vergleichen; und eine oder mehrere Korrekturmaßnahmen durchzuführen, wenn das eine oder die mehreren Elemente den einen oder die mehreren entsprechenden Schwellwerte nicht einhalten.
Oxidations-/Reduktionsystem nach Anspruch 1, wobei der eine oder die mehreren Referenzsensoren die intermittierenden Oxidationsmittel-/Reduktionsmittel-Referenzmessungen unter Verwendung des Lichtabsorptionsvermögens erzeugen.
Oxidation-/Reduktionssystem, das aufweist: einen Referenzsensor, der aufgebaut ist, um intermittierende Oxidationsmittel-/Reduktionsmittel-Referenzmessungen zu erzeugen; einen pH-Wertsensor, der aufgebaut ist, um im Wesentlichen kontinuierliche pH-Wertmessungen zu erzeugen; einen Oxidations-Reduktion-Potential-(ORP-)Sensor, der aufgebaut ist, um im Wesentlichen kontinuierliche ORP-Messungen zu erzeugen; und Messelektronik in Kommunikation mit dem Referenzsensor, dem pH-Wertsensor und dem ORP-Sensor; wobei die Messelektronik aufgebaut ist, um die eine oder die mehreren im Wesentlichen kontinuierlichen ORP-Messungen und im Wesentlichen kontinuierlichen pH-Wertmessungen mit den intermittierenden Oxidationsmittel-/Reduktionsmittelmessungen zu verarbeiten, um im Wesentlichen kontinuierliche repräsentative Oxidationsmittel-/Reduktionsmittelmessungen zu erzeugen.
Oxidation-/Reduktionssystem nach Anspruch 8, wobei die im Wesentlichen kontinuierlichen pH-Messungen im Wesentlichen einer Oxidationsmittel-/Reduktionsmittelform entsprechen.
Oxidations-/Reduktionssystem nach Anspruch 8, wobei die repräsentativen Oxidationsmittel-/Reduktionsmittelmessungen unter Verwendung eines Vorhersagesystemmodells erzeugt werden.
Oxidations-/Reduktionssystem nach Anspruch 10, wobei das Vorhersagesystemmodell ein Unscented Kalman-Filter aufweist.
Oxidation-/Reduktionssystem nach Anspruch 10, wobei die Messelektronik ferner aufgebaut ist, um: ein oder mehrere Elemente des Vorhersagesystemmodells mit einem oder mehreren entsprechenden Schwellwerten zu vergleichen; und eine oder mehrere Korrekturmaßnahmen durchzuführen, wenn das eine oder die mehrern Elemente den einen oder die mehreren entsprechenden Schwellwerte nicht einhalten.
Oxidation-/Reduktionssystem nach Anspruch 8, wobei der Referenzsensor die intermittierenden Oxidationsmittel-/Reduktionsmittel-Referenzmessungen unter Verwendung des Lichtabsorptionsvermögens erzeugt.
Quantifizierungsverfahren für die Oxidation/Reduktion, das aufweist: Empfangen von intermittierenden Oxidationsmittel-/Reduktionsmittel-Referenzmessungen von einem oder mehreren Referenzsensoren; Empfangen von einer oder mehreren im Wesentlichen kontinuierlichen auf die Oxidationsmittel-/Reduktionsmittel bezogenen Messungen von einem oder mehreren Bestätigungssensoren; und Verarbeiten der einen oder der mehreren im Wesentlichen kontinuierlichen auf die Oxidationsmittel-/Reduktionsmittel bezogenen Messungen mit den intermittierenden Oxidationsmittel-/Reduktionsmittel-Referenzmessungen, um repräsentative Oxidationsmittel-/Reduktionsmittelmessungen zu erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei die eine oder mehreren im Wesentlichen kontinuierlichen auf Oxidationsmittel-/Reduktionsmittel bezogenen Messungen im Wesentlichen kontinuierliche pH-Wertmessungen, im Wesentlichen kontinuierliche Oxidation-Reduktionspotential-(ORP-)Messungen und im Wesentlichen kontinuierliche Temperaturmessungen umfassen.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei die im Wesentlichen kontinuierlichen pH-Messungen im Wesentlichen einer Oxidationsmittel-/Reduktionsmittelform entsprechen.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei die repräsentativen Oxidationsmittel-/Reduktionsmittelmessungen unter Verwendung eines Vorhersagesystemmodells erzeugt werden.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei das Vorhersagesystemmodell ein Unscented Kalman-Filter aufweist.
Verfahren nach Anspruch 17, das ferner aufweist: Vergleichen eines oder mehrere Elemente des Vorhersagesystemmodells mit einem oder mehreren entsprechenden Schwellwerten; und Durchführen eines oder mehrerer Korrekturmaßnahmen, wenn das eine oder mehrere Elemente den einen oder die mehreren entsprechenden Schwellwerte nicht einhalten.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei der eine oder die mehreren Referenzsensoren die intermittierenden Oxidationsmittel-/Reduktionsmittel-Referenzmessungen unter Verwendung des Lichtabsorptionsvermögens erzeugen.