Teknologia

Enemmän kuin pelkkää näytteenottoa

Teollisuuden vaikutus vesistöihin on herättänyt paljon huomiota. Erityisesti kaivosten ja turvesoiden päästöistä on käyty laajamittaista keskustelua. Asian ympärillä vellovat huhut ja ajoittainen luottamuspula harmittavat niin asukkaita kuin alueella toimivia yrityksiäkin. Onnistunut näytteenotto voi vähentää sekä epätietoisuutta että vahinkoja.

Kaivosten, turvesoiden ja teollisuuden vaikutus vesistöön on viime vuosina ollut näkyvästi esillä julkisuudessa. Päästöjä toki seurataan vesinäytteiden avulla, mutta tulosten luotettavuudesta on usein erimielisyyttä. Tällöin avainasemassa ovat onnistunut näytteenotto ja näytteiden luotettava analysointi, jotka voivat auttaa myös ympäristövahinkojen torjunnassa.

Päästöjen ja vesistöjen tilaa seurataan vesinäytteiden avulla. Eri osapuolet analysoivat omia näytteitään, ja niiden luotettavuudesta käydään jatkuvaa kädenvääntöä. Huomio keskittyykin liian usein väittelyyn siitä, kenen tulokset ovat oikeassa ja kenen väärässä.

Automaattinen näytteenotto

Onnistunut näytteenotto ja näytteen luotettava analysointi ovat avainasemassa tapahtumien objektiivisessa arvioinnissa ja sitä kautta yhteisten ongelmien syntyperän selvittämisessä ja ratkaisemisessa. Automaattiset näytteenottimet mahdollistavat luotettavan ja oikea-aikaisen näytteenoton sekä näytteen analysoinnin, jolloin resurssit voidaan keskittää siihen oleelliseen – päästöjen hallintaan.

Vesinäytteitä on otettu jo vuosien ajan – toimitettavaksi laboratorioon, jossa niistä on analysoitu haluttuja arvoja.

Televisiossa näkee silloin tällöin uutiskuvaa, jossa näytteitä otetaan purovedestä lasipulloon tai vinssataan laivan kannelta ämpäriin.

Herää kysymys ovatko nämä näytteet edustavia ja laadukkaita? Onko ne otettu oikea-aikaisesti eli silloin, kun päästöarvot näkyvät näytteenottokohdassa?

Mitä näytteelle tapahtuu kun se kuljetetaan laboratorioon?

Entäpä jo näytteenottopistettä seurattaisiinkin jatkuvasti? Näytteistä saataisiin parempaa tietoa heti paikan päällä ja esimerkiksi pH-lukemien muuttuessa käynnistyisi automaattinen näytteenotto.

Näytteenoton periaatteet

Näytteenoton tarkoitus on kerätä näytteitä, jotka kertovat tarkasti analysoitavan veden rakenteen. Jos otettu näyte ei kuvasta todellista virtaavan veden olosuhdetta ja rakennetta, ei sitä laboratoriotoimenpiteillä, -mittauksilla tai muillakaan menetelmillä pystytä jälkikäteen muuttamaan totuutta vastaavaksi.

Näytteenottimia löytyy monesta muustakin teollisuudenhaarasta, kuin kaivoksilta ja turvesoilta. Useat prosessit tuottavat jätevettä, jota analysoidaan ennen sen päästämistä laitokselta luontoon tai kunnalliselle jätevesipuhdistamolle.

Viimeistään jätevedenpuhdistamolla automaattinen näytteenotin ottaa yleensä näytteen saapuvasta vedestä. Puhdistamolla näytteitä otetaan myös puhdistusprosessin aikana ja lopuksi puhdistamolta vesistöön laskettavasta puhdistetusta vedestä.

Viemäriverkkovalvontaan käytetään pääasiassa akkukäyttöisiä kannettavia näytteenottimia. Suurimmaksi osaksi näytteet ovat vuorokauden kokoamanäytteitä, koska prosesseissa ei tapahdu
nopeasti suuria muutoksia.

Näytteenottimen valinta

Markkinoilla on monentyyppisiä näytteenottimia. Sopivan
mallin valinta kulloiseenkin sovellukseen on tärkeää.

Tarjolla on kiinteästi asennettavia ja siirrettäviä näytteenottimia, jotka voidaan tarvittaessa varustaa jääkaapilla näytteen säilyvyyden takaamiseksi. Näytepullovaihtoehtoja ja -materiaaleja on niinikään useita.

Näytteen pumppausmenetelmissä ja imulinjoissa löytyy valinnanvaraa useille erilaisille sovelluksille. Erityisesti näytteenottimien ohjelmistoissa löytyy paljon hyviä vaihtoehtoisia ratkaisuja.

Yksi tärkeimmistä valinnoista koskee tekniikkaa, jota käytetään näytteen pumppaamiseen prosessista näytteenottimelle. Tyypillisesti pumppaamiseen käytetään tyhjö- tai peristalttipumppua (letkupumppu).

Molemmat menetelmät puhdistavat imulinjan paineilmalla ennen näytteen pumppaamista. Menetelmien pääeroavaisuus löytyy niiden tuottamasta näytenopeudesta.

Tyhjiö- ja peristalttipumppujen suorituskykyjä on verrattu monissa testeissä. Tyhjiöpumppumenetelmä tuottaa tarkkaa näytemäärää ja hyvää toistettavuutta vaativimmille sovelluksille, kun taas peristalttinen pumppu sopii lyhyemmille imuletkuille, pienemmälle imuvoimalle, vaihtelevalle näytemäärälle ja myrkyllisille aineille.

Sovellus ohjaa valintaa

Näytteenoton ja -analysoinnin kriteerit määritellään usein lupaehdoissa ja säännöksissä. Perinteisten manuaalisten näytteenottotekniikoiden avulla näitä vaatimuksia on usein hankala toteuttaa.

Hyvin valittu ja oikein ominaisuuksin varusteltu automaattinen näytteenotin tarjoaa erinomaisia ratkaisuja, joiden avulla näytteet saadaan kiireenkin keskellä otettua oikea-aikaisesti, täsmällisesti, lupaehdot täyttäen – ja mikä tärkeintä – ympäristöä säästäen.

Automaattisia näytteenottimia on tarjolla melkoinen kirjo. Sen vuoksi on tärkeää muistaa, että sopivan näytteenottimen ja siihen saatavien varusteiden sekä ominaisuuksien valinnassa huomioidaan kulloisenkin sovelluksen erityispiirteet. Tällaisia erityispiirteitä voivat olla esimerkiksi näytteen sisältämä kiintoaine, epäpuhtaudet, kemikaalit, imukorkeus, prosessin virtausnopeus, lämpötila jne.

Uuden sukupolven näytteenottimet

Endress+Hauserin kiinteästi asennettava Liquistation CSF48 ja kannettava versio Liquiport CSP44 edustavat uuden sukupolven näytteenottimia. Merkittävä uutuus näissä laitteissa on niiden kytkeytyminen Endress+Hauserin analyysimittausten tuoteperheeseen.

Näytteenottimien ”älynä” toimii analyysimittauksista tuttu Liquiline-alusta, joka mahdollistaa näytteenottimen laajentamisen mittausasemaksi ilman lisälähetinten kytkemistä.

Käytännössä tämä tarkoittaa sitä, että laitteeseen voidaan kytkeä yksi tai useampi analyysimittausanturi mittaamaan haluttuja suureita. Mikä parasta, näytteenottotapahtumat voidaan ohjelmoida toimimaan prosessista mitattujen suureiden pohjalta. Tai päinvastoin: Esimerkiksi vuorokauden kokoomanäytteestä voidaan mitata haluttuja suureita.

Näytteenottimeen kytkettävät anturit ovat digitaalisia Memosens-antureita – samoja, joita käytetään myös muissa analyysimittaussovelluksissa. Tarjolla on useita eri suureita kuten, pH, redox, kiintoaine, liuennut happi, nitraatti, ammoniumtyppi, johtokyky ja vapaa kloori.

Memosens-antureiden käyttöönotto on helppoa. Näytteenottimen ohjelmisto tunnistaa anturit automaattisesti ”plug and play” -tyyppisesti, ja tehdaskalibrointien ansiosta monet anturit ovat heti käyttövalmiina mittaamaan.

Yhdellä laitteella voidaan ensimmäistä kertaa hoitaa molemmat tehtävät: ottaa näytteitä ja mitata samanaikaisesti useita eri suureita.

Näytteenottimien liityntä muihin järjestelmiin

Näytteenotinta voi operoida paikallisnäytön avulla, mutta näytteenottoon liittyvät tapahtumat ja analyysimittausten tulokset voidaan viedä myös muihin järjestelmiin monin eri menetelmin.

Vaihtoehtoina ovat perinteinen mA-viesti, Ethernet, kenttäväylät ja mobiiliverkot (esim. gsm tai 3G). Tarvittaessa näytteenottotapahtumat ja mittaustulokset saadaan helposti erilaisiin internetpalveluihin vaikkapa viranomaisten ja lähiseudun asukkaiden näkyville.

Näytteenottimissa on kattava sisäänrakennettu itsediagnostiikka, joka ilmoittaa kuntoon perustuen mahdollisista ongelmista ja määräaikaishuollon tarpeista – esimerkiksi pH-elektrodin kuluneisuudesta, alhaisesta paineesta tai poikkeavasta jännitetasosta.

Kysymys kuuluu olisiko viimeaikojen ympäristövahingot pystytty estämään automaattisella näytteenotolla ja näytteen analysoinnilla?

Entä miten toimimme tulevaisuudessa?

 

Lisätietoja:
Sami Rautiainen
puh. 020 1103 625, sami.rautiainen@fi.endress.com

TEKSTI: Sami Rautiainen

 KUVA: Shutterstock ja Endress+Hauser

Julkaistu: 21.05.2013