Das modulare Analyse-System Typ 8905 von Bürkert überwacht die wichtigsten Prozessparameter der Trinkwasseraufbereitung zuverlässig und kontinuierlich.

Bürkert richtet sich mit dem Komplettsystem für die Wasseranalytik sowohl an Anlagenbauer als auch an die Betreiber von Wasserwerken und Wasseraufbereitungsanlagen. Bei Abweichungen oder Grenzwertüberschreitungen reagiert das Gerät entsprechend seiner Programmierung, z. B. durch Eingriffe im Aufbereitungsprozess oder Meldungen an den verantwortlichen Mitarbeiter. Wichtige Leitprinzipien bei der Entwicklung des Systems waren Mini­aturisierung und Modularisierung. Erstere wurde durch MEMS-Technologie möglich. Mikro-Elektro-Mechanische-Systeme sind mini­aturisierte Bauteile, die z. B. Logikelemente und mikromechanische Strukturen in einem Chip vereinen. Die Sensor-Chips sind in sogenannte Analyse-Cubes integriert. In der Grundversion sind fünf Messparameter als eigenständige Analyse- Cubes vorgesehen: pH-Wert, Redox-Potenzial (ORP), Leitfähigkeit, Chlor und Trübung. Beeindruckend ist daran, dass jeder dieser Analyse-Cubes in einem einheitlichen Gehäuse von nur 7 x 7 x 4 cm steckt. Durch die Miniaturisierung benötigen die Analyse Cubes für ihre Arbeit nur einen minimalen Messwasser-Durchfluß von typischerweise drei bis sechs Litern pro Stunde und Cube.
Kürzlich haben die Wasser- und Sensorikexperten zwei zusätzliche optische Analyse-Cubes präsentiert: Einen Spektrometer-Cube zur Bestimmung des spektralen Absorptionsko­effizienten und einen Cube, der eine komplette Fließinjektionsanalyse (FIA) zur Messung des Eisengehaltes durchführt. Zum Vergleich: Ein herkömmliches FIA-Analysegerät, wie es in vielen chemischen Laboratorien steht, hat schon für sich genommen die Dimensionen eines kompletten Online-Analyse-Systems. Zukünftig werden weitere Parametermessungen folgen, basierend auf den jetzt realisierten Mess­prinzipien in den Sensor Cubes.

Hightech in einer kleinen Blackbox
Die Messung des spektralen Absorptionsko­effizienten (SAK) bei 254 nm wird bisher im Feld mit separaten Messgeräten durchgeführt. In aller Regel sind dabei Messungen im Einsatz, die speziell mit der zu untersuchenden Wellenlänge arbeiten. Die technologische Innovation beim SAK Sensor Cube für das Online-Analyse-System liegt zum einen beim gewählten Messprinzip, der Spektrometrie, und zum anderen in der Miniaturisierung des Verfahrens. Der neue SAK Sensor Cube beinhaltet ein vollständiges Spektrometer mit minimalem Platzbedarf (BxHxT: 44 mm x 122 mm x 89 mm).
Beim zweiten neuen Analyse-Cube – der Fließinjektionsanalyse (FIA) – wird der Wasserprobe das erforderliche Reagenz über eine Pumpe beigemischt. Die mikrofluidische Mischstrecke nach der Injektion sorgt für die gleichmäßige und vollständige Durchmischung. Danach passiert die Messflüssigkeit die Lichtquelle, der ein Detektor gegenüberliegt. Das dort ankommende optische Signal wird ausgewertet und steht als Messwert zur Verfügung. Das Besondere: Es wird nicht versucht den Farbumschlag in einen Messwert zu deuten, sondern der Verlauf des gesamten Farbumschlags gibt Auskunft über den Messwert. Die Fließinjektionsanalyse ist in Labors ein bekanntes Verfahren. Für das Online-Analyse-System wurde das Prinzip miniaturisiert und steht damit nun für Anwendungen im Feld zur Verfügung.

Automatische Reinigung und Kalibrierung
Eine Reinigung des Online-Analyse-Systems ist dann erforderlich, wenn das zu untersuchende Wasser Beläge bilden kann, beispielsweise in der Trübungsmessung. Die Reinigung kann entweder zeitgesteuert durch das Kontrollmodul erfolgen oder wenn bestimmte Messwertkon­stellationen der angeschlossenen Sensor-Cubes vorliegen. Anhand von Messwertänderungen prüft das System den Erfolg der Reinigung und führt bei Bedarf Wiederholungen aus. Zur Anwendung kommen handelsübliche Reinigungsflüssigkeiten, die in das Messsystem gefördert werden. Der Messwasserdurchfluss wird während der Reinigung durch Ventile unterbrochen. Das System setzt eine entsprechende Meldung über den Bus und am Display ab, damit angebundene Steuerungen/Regelungen entsprechend reagieren können.
Zusätzlich stellt Bürkert eine automatische Kalibriereinheit zur Verfügung. Zum Kalibrieren wird der betreffende Sensor-Cube einfach dem System entnommen und in das Kalibiergerät eingesteckt. Dort wird geprüft, ob die korrekte Kalibrierlösungen zum Sensor-Cube eingelegt sind. Nach dem Starten läuft die vollautomatische Kalibrierung ab. Zum Abschluss wird der Sensor- Cube einfach wieder auf seinen ursprünglichen Steckplatz m Online-Analyse-System gesteckt.

Prozessüberwachung aus einer Hand
Alle Analyse-Cubes des Online-Analyse-Systems sind über die sogenannte Fluidik-Backplane parallel an den Wasserstrom angeschlossen. Die hot-swap-fähigen Module lassen sich während des Betriebs ein- und ausstecken. Wird ein neuer Sensor in einen freien Steckplatz der fluidischen Backplane eingesteckt, meldet sich der Sensor beim System an und stellt allen anderen Modulen im System seine Funktionen zur Verfügung. Dabei hat er selbst seine Kalibrierdaten, die zur Bedienung notwendigen Menüs sowie die Konfiguration und spezifische Funktionen gespeichert. Alle fluidischen Elemente arbeiten unterbrechungsfrei weiter, wenn ein Analyse-Cube gewechselt wird. Sollen mehrere Wässer analysiert oder zusätzliche Messsensoren integriert werden, können mehrere Backplanes kaskadiert und bis zu 30 Analyse-Cubes über ein einziges Touch­display gesteuert werden.
Im Feld wird das System bzw. werden die einzelnen Module über ein großes 7‘‘-Touchdisplay bedient, das im oberen Teil des Gerätes angeordnet ist. Dort sind auch alle elektronischen Module zur Steuerung und Anbindung an die technischen Prozesse enthalten. Die Bedienung des Systems ist auch durch den Anschluss eines PC via USB-Kabel möglich, wodurch zusätzliche Funktionen zur Programmierung und Konfiguration zur Verfügung stehen. Über die vorhandene Ethernet Schnittstelle lässt sich das Display, nach passwortgeschützter Freigabe, vom PC oder Tablet PC aus fernbedienen.

Deutliche Arbeitserleichterung in der ­Praxis
Bisher sind für die Analyse von Roh- und Trinkwässern meist verschiedene Systeme mit separaten Displays, unterschiedlicher Bedienung und eigenen Sensoren installiert. Demgegen­über spart das Online-Analyse-System Typ 8905 nicht nur Platz, sondern auch Zeit und Geld: bei der Installation, im Betrieb, bei der Wartung und in der Kalibrierung. Kleinste Messwassermengen reichen für die lückenlose­ Überwachung und Auswertung der wichtigsten Wasserparameter. Die Arbeit mit dem Bürkert Online-Analyse-System gewährleistet bei höchster Betriebssicherheit die konstante Qualität des in das Leitungsnetz eingespeisten Trinkwassers.
Der modulare Grundaufbau des Systems gewährleistet Wirtschaftlichkeit und flexible Erweiterbarkeit. Die intuitive Bedienung über das 7‘‘-Touchdisplay erleichtert die tägliche Arbeit der Mitarbeiter im Wasserwerk und in der Prozesswasseraufbereitung ebenso, wie die einfache Austauschbarkeit der Analyse-Cubes im laufenden Betrieb und die automatische Reinigung und Kalibrierung des Systems.