WO2018083364A1 - Sistema y método de control de la calidad del agua en plantas de tratamiento - Google Patents

Sistema y método de control de la calidad del agua en plantas de tratamiento Download PDF

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cleaning
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Miguel ALCAÑIZ FILLOL
Román Bataller Prats
José Guillermo BERLANGA CLAVIJO
Noelia CARBÓ MESTRE
Elisa María FOLCH NICOLAU
Francisco Javier GARCÍA CASTILLO
Edwin LOEFF
Javier LÓPEZ CARRERO
María Carmen MARTÍNEZ BISBAL
Ramón MARTÍNEZ MAÑEZ
Estela OLIVAS MASIP
Juan Soto Camino
Francisco José TEJADILLOS PERONA
Isabel TORMOS FIBLA
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Universidad Politecnica de Valencia
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Fomento Agricola Castellonense SA (facsa)
Universidad Politecnica de Valencia
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/403—Cells and electrode assemblies
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/18—Water

Definitions

  • the invention is directed to a system and a method that allows real-time control of water quality, both residual and potable.
  • the main area of application of the invention is the monitoring of the different stages of a Wastewater Treatment Plant (WWTP), whether industrial or urban.
  • Another area of application of this equipment would be the control of the process of purification of a Potable Water Treatment Station (ETAP) or the control of aquifers and osmosis plants.
  • EAP Potable Water Treatment Station
  • This system would also be applicable in the monitoring of the composition of rivers and ponds, for the control of possible spills and the worsening of water quality.
  • a fundamental aspect in the design and operation of a Wastewater Treatment Plant is the knowledge of all the contaminants of the wastewater to be treated.
  • This off-line strategy begins with sampling and subsequent chemical analysis in the laboratory using conventional laboratory equipment (atomic spectroscopy, fluorimetry or HPLC) which makes monitoring and / or control in real time difficult.
  • Off-line monitoring is suitable for the control of slight changes in the level of pollutants that may affect the environment or the population in the case of exposures for a prolonged period of time. In these cases, the time between sampling and the analytical result is irrelevant.
  • Contaminant concentrations can be known using online analyzers.
  • On-line analyzers are equipment with good precision, but that require daily tasks of inspection, maintenance and replacement of reagents, in addition to providing a discrete, although generally accurate, reading of! parameter analyzed. However, these have high investment and maintenance costs.
  • the system object of the invention is based on electrochemical sensors that allow the monitoring of certain chemical species measured in solution. Electrochemical sensors are robust, low cost and low maintenance systems, which makes them very competitive, compared to other technologies.
  • the water quality control system object of the invention comprises: means for entering a sample of water to be analyzed from the treatment plant, these means can be a set of pumps and solenoid valves that make the entrance of the Sample to be analyzed directly from the deposits under analysis,
  • an electrochemical cell for the analysis of the introduced water sample which is arranged in communication with the sample input means, so that the set of valves and pumps redirect the sample taken to the electrochemical cell for analysis,
  • tanks that comprise a cleaning solution for the electrochemical cell and which are also arranged in communication with the same through the set of pumps and valves,
  • control means configured for communication with the input means of the water samples, with the electrochemical cell and with the cleaning tanks, the control means being adapted for sending a signal to the means for the input of a water sample and the electrochemical cell to perform the analysis of the sample taken and also being adapted for the emission of a signal of the result of the analyzed sample.
  • the system object of the invention comprises a set of electrovalves and pumps for the circulation of fluids such as the samples under study or the liquids of impieza.
  • the operation of the fluidics and electrochemical sensors is governed by software designed for the automation of the measurements, the subsequent interpretation of the data and the communication with the treatment plant. Therefore, the system integrates, on the one hand, the components necessary for taking a sample directly from the location without the need to move it through an operator, as well as the analysis tools using electrochemical sensors.
  • the different phases of sampling, measurement and cleaning are automated, so that it offers great reproducibility in the results.
  • the electrochemical cell may comprise noble metal electrodes which means that the system can be trained to determine substances of organic or inorganic nature but not strictly metallic.
  • the control system may additionally comprise:
  • - sensors integrated in the electrochemical cell that preferably consist of noble metal electrodes, preferably Iridium, Rhodium, Platinum and Gold,
  • a signal processing module that in a training phase builds a model for the determination of each of the parameters under study and in a second phase predicts the parameter of interest.
  • This system can be installed in the Wastewater Purification Plants (WWTP) and in the Drinking Water Treatment Plants (ETAP) in the different control points to obtain measurements of the samples of interest and know the chemical composition at each point Once trained the system.
  • the system is equipped with software for analysis of electrochemical data.
  • the system is calibrated or trained with samples of known composition, and a model is constructed to make predictions on new samples.
  • the generation of the model with samples of known composition constitutes the training phase. In this way an integral control of the water quality is obtained in the different types of treatment stations, in an easy, safe and low cost way.
  • the object of the invention is also a water treatment plant comprising a plurality of water control points where each control point comprises a system as described above.
  • the object of the present invention is a method of water quality control in treatment plants, comprising the following steps:
  • the system can work both in supervised mode and in autonomous mode.
  • In supervised mode the user can perform a complete measurement process at any time from any computer connected to the electronic equipment via a communication bus, E! Measurement result is displayed on the screen of a computer.
  • the electronic equipment In autonomous mode, the electronic equipment carries out complete measurement processes periodically and stores the predicted values for each of the physicochemical parameters in a database. This data can be consulted by users remotely from any computer connected to the electronic equipment through the communication bus.
  • This equipment can be installed in the water treatment plant itself, next to the water tanks whose composition you want to control, to take the sample directly, prepare the analysis, recover by cleaning the system and be available again for the next measure, having given the concentration data of the substances of interest.
  • the system and method object of the invention offers quick answers, which is necessary for an online equipment to operate autonomously and provide continuous information.
  • the installation and maintenance of the equipment implies a lower cost compared to other more sophisticated techniques that exist in the market, taking into account both the cost of the installation and the reduced expense in consumables and maintenance.
  • the use of electrochemical sensors also makes it possible to obtain information on several substances at once through a single measurement.
  • Figure 1 is a diagram of an embodiment of the system object of the invention.
  • FIG. 1 A diagram of an embodiment of the water quality control system is shown in Figure 1.
  • the system comprises means for entering a water sample.
  • the system comprises flow management elements consisting of a three-way solenoid valve (1), a first path (13) for the entry of the water sample, a second path (1 1) for the passage of the water sample taken to the electrochemical cell (2) and a third way (12) for the passage of the cleaning liquids from the cleaning tanks (3, 4, 5) to the electrochemical cell (2).
  • the exemplary embodiment also comprises a peristaltic pump (6) and four two-way solenoid valves (7, 8, 9, 10). These elements are controlled by the flow management module (23) of the control means (20).
  • the electrochemical cell (2) of the exemplary embodiment integrates four working electrodes (Rhodium, Iridium, Gold and Platinum), the counter electrode and the reference electrode. These electrodes are connected to a potentiostat.
  • Noble metal electrodes are selected, preferably Iridium, Rhodium, Platinum and Gold because they have greater durability and are better cleaned.
  • Deposits of cleaning liquids comprise a tank with acid (3), a tank with base (4) and a tank with distilled water (5).
  • the control means (20) are configured for communication with the input means of the water samples, with the electrochemical cell (2) and with the impieza deposits (3, 4, 5), the means being control (20) adapted for sending a signal to the means for the input of a water sample and to the electrochemical cell (2) to perform the analysis of the sample taken and also adapted to perform a treatment of the measured data by the electrochemical cell (2) and for the subsequent emission of a signal of the result of the analyzed sample.
  • control means (20) are composed of a processing module (21) that will process the data measured by the electrochemical cell (2), a measurement module (22) that controls the measurement process carried out by the electrochemical cell (2) and a flow management module (23), to control the flow.
  • the processing module software (21) collects information provided by the electrochemical cell (2) and analyzes it. Then, since it is equipped with a model obtained in a previous training phase with real samples through mutational analysis, it issues an assessment of the different quality parameters of the analyzed sample. These data can be used for the optimization of the various actions on the purification system at the different control points of an WWTP or ETAP.
  • the cleaning process consists of several phases and is performed sequentially for each of the electrodes.
  • a series of potential pulses is applied to each working electrode that produce oxidation and reduction reactions to eliminate the residues deposited on the electrode surface.
  • the electrochemical cell (2) is filled with the first cleaning liquid that can be an acid or a base depending on the type of electrode.
  • the flow management module (23) activates the pump (6) and configures the 3-way valve (1) to connect the conduit that comes from the cleaning tanks (3, 4, 5) with the electrochemical cell (2). It also activates the solenoid valve (8) if the cleaning is to be done with a base or the solenoid valve (9) if the cleaning is to be done with acid. This configuration is maintained long enough to ensure that the electrochemical cell (2) is completely filled with the cleaning liquid.
  • a waste outlet solenoid valve (10) remains open so that the liquid present in the electrochemical cell (2) at the beginning of the process can be dislodged and replaced by the cleaning liquid.
  • the waste outlet solenoid valve (10) is closed, the pump (6) and the measuring module (22) of the control means (20) are stopped. apply a series of potential pulses to the electrode that produce oxidation-reduction reactions that eliminate residues deposited on the surface of! electrode.
  • the process is then repeated with the second cleaning liquid, which will be base or acid depending on the electrode.
  • the second cleaning liquid which will be base or acid depending on the electrode.
  • distilled water is circulated through the electrochemical cell (2) in order to eliminate any trace of the cleaning liquids before starting the measurement process.
  • the flow management module (23) activates the pump (6) and configures the solenoid valves (1, 7, 8, 9) so that the distilled water from the distilled water tank (5) reaches the electrochemical cell (2) ).
  • the outlet solenoid valve (10) remains open during this phase.
  • the flow management module (23) configures the inlet solenoid valve (1) to direct the sample inlet to the electrochemical cell (2).
  • the outlet solenoid valve (10) is closed and the measurement process begins.
  • This process is repeated five times for each of the electrodes and the system stores the values of the temporal evolution of the signal for each of the five iterations.
  • the evolution of the signals can be observed for five times, and this can be informative for the determination of various parameters. Above five times, the variation in the signals decreases and is less relevant.
  • the electrode cleaning and measurement steps are repeated fres times. They are repeated three times to see that the result is reproducible and there are no deviations. In the event that one of the replicas is different, the measure can be discarded. If all three are different, the system does not work properly.
  • the system and method object of the invention is versatile and for use in different stages of the urban and industrial wastewater treatment process, as well as in drinking water treatment stations.
  • the system has a supervised work mode and an autonomous work mode. In autonomous mode, the system is able to work in a continuous mode, so that the time required to execute a complete measurement cycle of the selected parameters assumes a minimum time interval.

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Abstract

Sistema y método de control de la calidad del agua en plantas de tratamiento, que comprende: - unos medios para la entrada de una muestra de agua, - una celda electroquímica (2) para el análisis de la muestra de agua introducida, - al menos un depósito (3, 4, 5) que comprende una disolución para la limpieza de la celda electroquímica (2) y que está en comunicación con la misma (2), - unos medios de control (20) para su comunicación con los medios de entrada de la muestra de agua, con la celda electroquímica (2) y con los depósitos de limpieza (3, 4, 5), enviando los medios de control (20) una señal a los medios para la entrada de una muestra de agua y a la celda electroquímica (2) para realizar el análisis de la muestra tomada y para la emisión de una señal del resultado de la muestra analizada.

Description

DESCRIPCIÓN
Sistema y método de control de la calidad del agua en plantas de tratamiento Campo de la invención
La invención está dirigida a un sistema y a un método que permite el control en tiempo real de la calidad del agua, tanto residual como potable. La principal área de aplicación de la invención es la rnonitorización de las diferentes etapas de una Estación Depuradora de Aguas Residuales (EDAR), ya sea de tipo industrial o de tipo urbana. Otra área de aplicación de este equipamiento sería el control del proceso de potabilización de una Estación de Tratamiento de Aguas Potables (ETAP) o el control de acuíferos y plantas de osmosis. Este sistema sería también aplicable en la rnonitorización de la composición de ríos y estanques, para el control de posibles vertidos y del empeoramiento de la calidad de las aguas.
Estado de la técnica El control de calidad de las aguas residuales depuradas exige, por ley, la determinación de una serie de parámetros mínimos de carácter sanitario y fisicoquímico en función de su posterior aplicación. Adicionalmente, la ley también fija más de un centenar de parámetros complementarios, que debido a los elevados costes económicos que supone su determinación, sólo se controlan de forma parcial y muy espaciada en el tiempo, o bien, puntualmente cuando se detecta algún tipo de anomalía en el agua.
Un aspecto fundamental en el diseño y explotación de una Estación Depuradora de Aguas Residuales (EDAR) consiste en el conocimiento de todos los contaminantes del agua residual a tratar.
Existen diversas metodologías fuera de línea (off-line) para realizar esta caracterización físico-química, microbiologica y respirométrica. Esta estrategia off-line comienza con la toma de muestras y los subsecuentes análisis químicos en el laboratorio empleando equipamiento convencional de laboratorio (espectroscopia atómica, fluorimetría ó HPLC) lo que hace difícil la monitorización y/o control en tiempo real.
La monitorización off-line es adecuada para el control de cambios leves en el nivel de contaminantes que puedan afectar al medioambiente o a la población cuando se trate de exposiciones durante un periodo prolongado de tiempo. En estos casos, el tiempo entre la toma de muestra y el resultado analítico carece de importancia.
Para una monitorización en tiempo real, se requiere información en línea sobre ios cambios en composición en el agua. Los procedimientos en línea se realizan in situ. Robustez, precio competitivo, versatilidad y velocidad en la respuesta son algunas de las características deseadas en el equipamiento de análisis in situ. Desafortunadamente, hay muy pocos sensores químicos que puedan operar de una manera óptima y que puedan funcionar sin interferencias del efecto matriz.
Para poder optimizar una Estación Depuradora de Aguas Residuales (EDAR) reduciendo costes de aireación y bombeo, es necesario conocer las concentraciones de los contaminantes en diferentes puntos de control a lo largo del proceso de depuración. En el caso de las estaciones de tratamiento de aguas potables (ETAP), la problemática es la misma.
Las concentraciones de los contaminantes se pueden conocer utilizando analizadores on-line. Los analizadores on-line son equipos con buena precisión, pero que requieren de tareas diarias de inspección, mantenimiento y reposición de reactivos, además de proporcionar una lectura discreta, aunque generalmente precisa, de! parámetro analizado. Sin embargo, éstos presentan elevados costes de inversión y mantenimiento.
Otra opción conocida es el uso de sondas de ion selectivo, aunque tienen el inconveniente de que proporcionan poca robustez en la medida, es decir, la precisión en la medida no es excelente. La falta de precisión en la medida está muy afectada por la interacción de la matriz iónica y las especies que la conforman. Las condiciones de contorno en la instalación afectan en gran medida a la bondad de la lectura. Por lo tanto, la ubicación de la sonda es crítica, afectando fundamentalmente a la validez del valor proporcionado.
Descripción de la invención
El sistema objeto de ¡a invención está basado en sensores electroquímicos que permiten ¡a monitorizacion de determinadas especies químicas medidas en disolución. Los sensores electroquímicos son sistemas robustos, de bajo coste y escaso mantenimiento, lo cual los hace muy competitivos, en comparación con otras tecnologías.
El sistema de control de la calidad del agua objeto de ía invención comprende: unos medios para la entrada de una muestra de agua a analizar procedente de la planta de tratamiento, estos medios pueden ser un conjunto de bombas y eíectroválvulas que realizan la entrada de la muestra a analizar directamente de los depósitos objeto del análisis,
- una celda electroquímica para el análisis de la muestra de agua introducida, que se dispone en comunicación con ios medios de entrada de la muestra, de modo que el conjunto de válvulas y bombas redireccionan la muestra tomada hacia la celda electroquímica para su análisis,
unos depósitos que comprenden una disolución de limpieza para la celda electroquímica y que también se disponen en comunicación con la misma mediante el conjunto de bombas y válvulas,
- unos medios de control configurados para su comunicación con los medios de entrada de la muestras de agua, con la celda electroquímica y con los depósitos de limpieza, estando los medios de control adaptados para el envío de una señal a ios medios para la entrada de una muestra de agua y a la celda electroquímica para realizar el análisis de la muestra tomada y estando también adaptados para la emisión de una señal del resultado de la muestra analizada.
El sistema objeto de la invención comprende un conjunto de eíectroválvulas y de bombas para la circulación de fluidos tales como las muestras en estudio o ios líquidos de ¡impieza. El funcionamiento de la fluídica y de los sensores electroquímicas está gobernado por un software diseñado para ia automatización de las medidas, ia posterior interpretación de los datos y la comunicación con la planta de tratamiento. Por lo tanto, el sistema integra, por una parte, los componentes necesarios para ia toma de una muestra directamente desde la localización sin necesidad de desplazar ia misma mediante un operario, así como las herramientas de análisis mediante sensores electroquímicos. Las diferentes fases de toma de muestra, medida y limpieza están automatizadas, de manera que ofrece una gran reproducibilidad en los resultados.
Adicionalmente, la celda electroquímica puede comprender electrodos de metales nobles lo que significa que el sistema se puede entrenar para determinar sustancias de naturaleza orgánica o inorgánica pero no estrictamente metálica. Para ello, el sistema de control puede comprender adicionalmente:
- unos sensores integrados en ia celda electroquímica que preferentemente consisten en electrodos de metales nobles, preferentemente Iridio, Rodio, Platino y Oro,
- un módulo de procesado de las señales que en una fase de entrenamiento construye un modelo para ia determinación de cada uno de los parámetros en estudio y en una segunda fase predice el parámetro de interés.
Este sistema se puede instalar en las Plantas de Depuración de Aguas Residuales (EDAR) y en las Plantas de Tratamiento de Agua Potable (ETAP) en ios diferentes puntos de control para obtener medidas de las muestras de interés y conocer la composición química en cada punto una vez entrenado el sistema. El sistema está dotado de un software de análisis de los datos electroquímicos. En una fase inicial se calibra o entrena el sistema con muestras de composición conocida, y se construye un modelo para hacer predicciones en muestras nuevas. La generación del modelo con muestras de composición conocida constituye la fase de entrenamiento. De este modo se obtiene un control integral de la calidad del agua en ios diferentes tipos de estaciones de tratamiento, de una forma fácil, segura y con bajo coste. Es también objeto de ¡a invención una planta de tratamiento de agua que comprende una pluralidad puntos de control de agua donde cada punto de control comprende un sistema según lo descrito anteriormente. Igualmente es objeto de la presente invención un método de control de la calidad del agua en plantas de tratamiento, que comprende ios siguientes pasos:
- limpieza de una celda electroquímica para el análisis de una muestra de agua, de modo que se eliminen residuos de tomas anteriores, ya que antes de iniciar un ensayo es necesario realizar una limpieza de los electrodos de la medida anterior,
- entrada de una muestra de agua procedente de la planta de tratamiento a través de unos medios para la entrada de dicha muestra de agua,
direccionamiento de la muestra a la celda electroquímica,
- medición de la muestra mediante la aplicación una serie de pulsos de potencial a cada uno de los electrodos de la celda electroquímica,
- registro de ios valores de la evolución temporal de las mediciones de la muestra, repetición del proceso de medición y registro una pluralidad de veces para cada uno de los electrodos,
- registro de los valores de la evolución temporal de la señal para cada una de las repeticiones,
repetición de las etapas de limpieza, de medición y registro una pluralidad de ocasiones, con el fin de asegurar que las medidas realizadas son fiables,
- realización de estudio estadístico mediante un módulo de procesado para evaluar la dispersión entre las repeticiones de las etapas de limpieza, medición y registro,
- realización de un promediado de las mediciones,
- proporcionar un valor estimado de ios parámetros medidos mediante, por ejemplo, la aplicación del modelo obtenido con el entrenamiento.
El sistema puede trabajar tanto en modo supervisado como en modo autónomo. En modo supervisado el usuario puede realizar un proceso de medida completo en cualquier momento desde cualquier ordenador conectado ai equipo electrónico mediante un bus de comunicación, E! resultado de la medida se muestra en ¡a pantalla de un ordenador.
En modo autónomo el equipo electrónico realiza procesos de medida completos de forma periódica y almacena en una base de datos ios valores predichos para cada uno de ios parámetros fisicoquímicos. Dichos datos pueden ser consultados por los usuarios de forma remota desde cualquier ordenador conectado al equipo electrónico mediante el bus de comunicación. Este equipamiento se puede instalar en la propia planta de tratamiento de agua, junto a ¡os depósitos de agua cuya composición se desee controlar, para tomar la muestra directamente, elaborar el análisis, recuperar mediante limpieza el sistema y volver a estar disponible para la siguiente medida, habiendo dado el dato de concentración de ¡as sustancias de interés.
El sistema y método objeto de ia invención ofrece respuestas rápidas, lo cuai es necesario para que un equipamiento en línea funcione de modo autónomo y ofrezca información en continuo. La instalación y mantenimiento del equipo supone un abaratamiento de coste respecto a otras técnicas más sofisticadas que existen en el mercado, teniendo en cuenta tanto el coste de ia instalación como el reducido gasto en consumibles y mantenimiento. El uso de sensores electroquímicos además posibilita obtener información de varias sustancias a ¡a vez mediante una sola medida.
Descripción de las figuras
La figura 1 es un esquema de un ejemplo de realización del sistema objeto de ¡a invención.
Descripción detallada de la invención En la figura 1 se representa un esquema de un ejemplo de realización del sistema de control de calidad del agua.
El sistema comprende unos medios para la entrada de una muestra de agua. Para ello, el sistema comprende unos elementos de gestión de flujo que consisten en una electroválvula (1 ) de tres vías, una primera vía (13) para la entrada de la muestra de agua, una segunda vía (1 1 ) para el paso de la muestra de agua tomada hacia la celda electroquímica (2) y una tercera vía (12) para el paso de los líquidos de limpieza desde ios depósitos de limpieza (3, 4, 5) hasta la celda electroquímica (2).
El ejemplo de realización comprende también una bomba peristáltica (6) y cuatro eiectroválvuias (7, 8, 9, 10) de dos vías. Estos elementos son controlados por el módulo de gestión de flujo (23) de los medios de control (20). La celda electroquímica (2) del ejemplo de realización integra cuatro electrodos de trabajo (Rodio, Iridio, Oro y Platino), el contraeiectrodo y el electrodo de referencia. Dichos electrodos van conectados a un potenciostato. Se seleccionan electrodos de metales nobles, preferentemente Iridio, Rodio, Platino y Oro porque presentan una mayor durabilidad y se limpian mejor.
Los depósitos de líquidos de limpieza comprenden un depósito con ácido (3), un depósito con base (4) y un depósito con agua destilada (5).
Los medios de control (20) están configurados para su comunicación con los medios de entrada de ¡a muestras de agua, con la celda electroquímica (2) y con ¡os depósitos de ¡impieza (3, 4, 5), Estando los medios de control (20) adaptados para el envío de una señal a los medios para la entrada de una muestra de agua y a la celda electroquímica (2) para que realice el análisis de la muestra tomada y adaptados también para realizar un tratamiento de ios datos medidos por la celda electroquímica (2) y para la posterior emisión de una señal del resultado de ¡a muestra analizada.
Para ello ios medios de control (20) están compuestos por un módulo de procesado (21 ) que realizar un tratamiento de los datos medidos por ¡a celda electroquímica (2), un módulo de medida (22) que controla el proceso de medición realizado por la celda electroquímica (2) y un módulo de gestión de flujos (23), para controlar ¡a fluídrica.
El software del módulo de procesado (21 ) recoge ¡a información proporcionada por ¡a celda electroquímica (2) y la analiza. Seguidamente, dado que está dotado de un modelo obtenido en una fase de entrenamiento previo con muestras reales mediante análisis muitivariante, emite una valoración de los diferentes parámetros de calidad de la muestra analizada. Estos datos pueden ser utilizados para la optimización de las diversas actuaciones sobre el sistema de depuración en los diferentes puntos de control de una EDAR o ETAP.
El proceso de limpieza se compone de diversas fases y se realiza de forma secuencial para cada uno de ios electrodos. Para la limpieza electroquímica de la celda electroquímica (2) se aplica una serie de pulsos de potencial a cada electrodo de trabajo que producen reacciones de oxidación y reducción para eliminar ios residuos depositados en la superficie del electrodo.
En primer lugar se procede al llenado de la celda electroquímica (2) con el primer líquido de limpieza que puede ser un ácido o una base en función del tipo de electrodo. Para ello el módulo de gestión de flujos (23) activa la bomba (6) y configura la válvula de 3 vías (1 ) para que conecte la conducción que proviene de los depósitos de limpieza (3, 4, 5) con la celda electroquímica (2). Además activa la electroválvuia (8) si la limpieza se va a realizar con base o la electroválvuia (9) si la limpieza se va a hacer con ácido. Esta configuración se mantiene el tiempo suficiente para garantizar que la celda electroquímica (2) se llene completamente con el líquido de limpieza.
En una fase inicial una electroválvuia de salida de residuos (10) permanece abierta para que el líquido presente en la celda electroquímica (2) al inicio del proceso pueda ser desalojado y sustituido por el líquido de limpieza. Cuando la celda electroquímica (2) está completamente llena de líquido de limpieza, se cierra la electroválvuia de salida de residuos (10), se detiene la bomba (6) y el módulo de medida (22) de los medios de control (20) aplica una serie de pulsos de potencial ai electrodo que producen reacciones de oxidación-reducción que eliminan ¡os residuos depositados en ¡a superficie de! electrodo.
A continuación se repite el proceso con el segundo líquido de limpieza, que será base o ácido en función del electrodo. Una vez finalizado el proceso de limpieza para los dos líquidos de limpieza se hace circular agua destilada por la celda electroquímica (2) con el objeto de eliminar cualquier rastro de ios líquidos de limpieza antes de iniciar el proceso de medida. Para ello el módulo de gestión de flujos (23) activa la bomba (6) y configura las electroválvulas (1 , 7, 8, 9) para que el agua destilada del depósito de agua destilada (5) llegue a la celda electroquímica (2). La electroválvuia de salida (10) permanece abierta durante esta fase.
Para realizar la medición, ai inicio del proceso de medida el módulo de gestión de flujos (23) configura la electroválvuia de entrada (1 ) para direccionar la entrada de la muestra a la celda electroquímica (2). Cuando la celda electroquímica (2) está complemente llena con la muestra, se cierra la electroválvuia de salida (10) y se inicia el proceso de medición.
Este proceso se repite cinco veces para cada uno de los electrodos y el sistema almacena ios valores de la evolución temporal de la señal para cada una de las cinco iteraciones. Durante ¡as cinco veces se puede observar ¡a evolución en ¡as señales, y esto puede ser informativo para la determinación de diversos parámetros. Por encima de cinco veces, la variación en las señales disminuye y es menos relevante. Posteriormente en cada proceso completo de medida las etapas de limpieza de los electrodos y medida se repiten fres veces. Se repiten tres veces para ver que el resultado es reproducible y no existen desviaciones. En el caso de que una de las réplicas sea diferente se puede optar por descartarse la medida. Si las tres salen diferentes el sistema no funciona correctamente.
Si se aprecia que alguna de las repeticiones presenta una dispersión fuera del rango aceptable, se descarta dicha repetición y se realiza un nuevo ciclo de limpieza y medida. Cuando el nivel de dispersión de las tres repeticiones es aceptable se realiza un promediado de las mismas. Finalmente a los datos promediados se le aplica los modelos de predicción correspondientes para obtener el valor estimado de parámetros fisicoquímicos. El sistema y método objeto de la invención es versátil y de uso en diferentes etapas del proceso de tratamiento del agua residual urbana e industrial, así como en estaciones de tratamiento de aguas potables. El sistema dispone de un modo de trabajo supervisado y de un modo de trabajo autónomo. En modo autónomo ei sistema es capaz de trabajar en modo continuo, de forma que ei tiempo requerido para ejecutar un ciclo completo de medida de ios parámetros seleccionados, supone un intervalo mínimo de tiempo.

Claims

REIVINDICACIONES
1 . - Sistema de control de ¡a calidad del agua en plantas de tratamiento, caracterizado por que comprende:
- unos medios para la entrada en el sistema de una muestra de agua procedente de la planta de tratamiento,
- una celda electroquímica (2) para el análisis de la muestra de agua introducida y configurada para estar en comunicación con los medios de entrada de la muestra de agua,
- al menos un depósito de limpieza (3, 4, 5) que comprende una disolución para la limpieza de la celda electroquímica (2) y configurado para estar en comunicación con la misma (2),
- unos medios de control (20) configurados para su comunicación con los medios de entrada de la muestra de agua, con la celda electroquímica (2) y con ios depósitos de limpieza (3, 4, 5), estando ios medios de control (20) adaptados para el envío de una señal a los medios para la entrada de una muestra de agua y a la celda electroquímica (2) para realizar el análisis de la muestra tomada y adaptados para la emisión de una señal del resultado de la muestra analizada.
2. - Sistema de control de la calidad del agua en plantas de tratamiento, según la reivindicación 1 , caracterizado por que los depósitos de limpieza (3, 4, 5) comprenden un depósito con una solución ácida (2), un depósito con una solución básica (4) y un depósito con agua destilada (5).
3. · Sistema de control de la calidad del agua en plantas de tratamiento, según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la celda electroquímica (2) comprende cuatro electrodos de trabajo, un contraelectrodo y un electrodo de referencia conectados a un potenciostato.
4.- Sistema de control de la calidad del agua en plantas de tratamiento, según la reivindicación 3, caracterizado por que los electrodos de trabajo son preferentemente de Rodio, Iridio, Oro y Platino.
5.- Planta de tratamiento de agua, caracterizada por que comprende una pluralidad puntos de control de agua donde cada punto de control comprende un sistema según lo descrito en una cualquiera de las reivindicaciones anteriores.
6.- Método de control de la calidad del agua en plantas de tratamiento, caracterizado por que comprende los siguientes pasos:
- limpieza de una celda electroquímica (2) para el análisis de una muestra de agua, de modo que se eliminen residuos de muestras anteriores, mediante la comunicación de la celda electroquímica (2) con un depósito de limpieza (3, 4, 5) que comprende una disolución para limpieza de la celda electroquímica (2),
- entrada de una muestra de agua procedente de la planta de tratamiento a través de unos medios para la entrada de dicha muestra,
direccionamiento de la muestra a la celda electroquímica (2) mediante ios medios para la entrada de muestra,
- medición de la muestra mediante la aplicación de una serie de pulsos de potencial a cada uno de los electrodos de la celda electroquímica (2), registro de los valores de la evolución temporal de las mediciones de la muestra,
- repetición del proceso de medición y registro una pluralidad de veces para cada uno de los electrodos,
- registro de los valores de la evolución temporal de la señal para cada una de las repeticiones,
- repetición de las etapas de limpieza, de medición y de registro una pluralidad de ocasiones,
- realización de estudio estadístico mediante un módulo de procesado (21 ) para evaluar la dispersión entre las repeticiones de las etapas de limpieza, medición y registro,
- realización de un promediado de las mediciones,
- proporcionar un valor estimado de los parámetros medidos.
7. - Método de control de la calidad del agua en plantas de tratamiento, según la reivindicación 6, caracterizado por que la etapa de limpieza de la celda electroquímica (2) se realiza de forma secuencial para cada uno de los electrodos.
8, - Método de control de la calidad del agua en plantas de tratamiento, según la reivindicación 7, caracterizado por que la etapa de limpieza de la celda electroquímica (2) comprende los siguientes pasos: - llenado de la celda electroquímica (2) con un primer líquido de limpieza de entre los siguientes: un ácido o una base,
- aplicación de una serie de pulsos de potencial ai electrodo que producen reacciones de oxidación-reducción para la eliminación de residuos depositados en la superficie de dicho electrodo,
- repetición de los pasos anteriores con un segundo líquido de limpieza, de entre los siguientes: un ácido o una base, distinto del primer líquido de limpieza,
- llenado de la celda electroquímica (2) con agua destilada para la eliminación de rastros de los líquido de limpieza,
- repetición del proceso de limpieza con cada uno de ios electrodos de la celda electroquímica (2).
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