Kaip matuojamas vandens drumstumas?

Kas yra drumstumas?

Drumstumas yra skysčio drumstumo arba miglotumo matas, dažniausiai naudojamas vandens kokybei įvertinti natūraliuose vandens telkiniuose, tokiuose kaip upės, ežerai ir vandenynai, taip pat vandens valymo sistemose. Jis atsiranda dėl suspenduotų dalelių, įskaitant dumblą, dumblius, planktoną ir pramonės šalutinius produktus, kurios išsklaido šviesą, sklindančią per vandens storymę.
Drumstumas paprastai matuojamas nefelometriniais drumstumo vienetais (NTU), o didesnės vertės rodo didesnį vandens neskaidrumą. Šis vienetas pagrįstas vandenyje suspenduotų dalelių išsklaidytos šviesos kiekiu, matuojamu nefelometru. Nefelometras šviečia šviesos spinduliu per mėginį ir aptinka šviesą, kurią suspenduotos dalelės išsklaido 90 laipsnių kampu. Didesnės NTU vertės rodo didesnį vandens drumstumą arba debesuotumą. Mažesnės NTU vertės rodo skaidresnį vandenį.
Pavyzdžiui: Švaraus vandens NTU vertė gali būti artima 0. Geriamojo vandens, kuris turi atitikti saugos standartus, NTU vertė paprastai yra mažesnė nei 1. Vandens, kuriame yra daug taršos ar suspenduotų dalelių, NTU vertės gali siekti šimtus ar tūkstančius.

Kodėl reikia matuoti vandens kokybės drumstumą?

Padidėjęs drumstumas gali sukelti keletą neigiamų pasekmių:
1) Sumažėjęs šviesos prasiskverbimas: tai sutrikdo fotosintezę vandens augaluose ir taip sutrikdo platesnę vandens ekosistemą, kuri priklauso nuo pirminio produktyvumo.
2) Filtravimo sistemų užsikimšimas: Suspenduotos kietosios dalelės gali užkimšti filtrus vandens valymo įrenginiuose, padidindamos eksploatavimo išlaidas ir sumažindamos valymo efektyvumą.
3) Sąsaja su teršalais: Drumstumą sukeliančios dalelės dažnai yra kenksmingų teršalų, tokių kaip patogeniniai mikroorganizmai, sunkieji metalai ir toksiškos cheminės medžiagos, nešėjos, keliančios pavojų tiek aplinkai, tiek žmonių sveikatai.
Apibendrinant, drumstumas yra labai svarbus rodiklis vertinant vandens išteklių fizinį, cheminį ir biologinį vientisumą, ypač aplinkos monitoringo ir visuomenės sveikatos srityse.
Koks yra drumstumo matavimo principas?

Drumstumo matavimo principas pagrįstas šviesos sklaida, kai ji sklinda per vandens mėginį, kuriame yra suspenduotų dalelių. Kai šviesa sąveikauja su šiomis dalelėmis, ji išsisklaido įvairiomis kryptimis, o išsklaidytos šviesos intensyvumas yra tiesiogiai proporcingas esančių dalelių koncentracijai. Didesnė dalelių koncentracija lemia padidėjusį šviesos sklaidą, dėl kurios padidėja drumstumas.

drumstumo matavimo principas

Procesą galima suskirstyti į šiuos veiksmus:
Šviesos šaltinis: Per vandens mėginį nukreipiamas šviesos spindulys, paprastai skleidžiamas lazerio arba LED.
Suspenduotos dalelės: šviesai sklindant per mėginį, suspenduotos medžiagos, tokios kaip nuosėdos, dumbliai, planktonas ar teršalai, sukelia šviesos sklaidą įvairiomis kryptimis.
Išsklaidytos šviesos aptikimas: Anefelometras, drumstumo matavimui naudojamas prietaisas, aptinka šviesą, išsklaidytą 90 laipsnių kampu krintančio spindulio atžvilgiu. Šis kampinis aptikimas yra standartinis metodas dėl didelio jautrumo dalelių sukeltam sklaidos reiškiniui.
Išsklaidytos šviesos intensyvumo matavimas: Išsklaidytos šviesos intensyvumas yra kiekybiškai įvertinamas, o didesnis intensyvumas rodo didesnę suspenduotų dalelių koncentraciją ir, atitinkamai, didesnį drumstumą.
Drumstumo skaičiavimas: išmatuotas išsklaidytos šviesos intensyvumas konvertuojamas į nefelometrinius drumstumo vienetus (NTU), pateikiant standartizuotą skaitinę vertę, kuri rodo drumstumo laipsnį.
Kas matuoja vandens drumstumą?

Vandens drumstumo matavimas optiniais drumstumo jutikliais yra plačiai taikoma praktika šiuolaikinėse pramonės šakose. Paprastai daugiafunkcis drumstumo analizatorius reikalingas tam, kad būtų rodomi realaus laiko matavimai, periodiškai automatiškai valomi jutikliai ir įjungiami įspėjimai apie nenormalius rodmenis, taip užtikrinant atitiktį vandens kokybės standartams.

Internetinis drumstumo jutiklis (matuojamas jūros vanduo)

Skirtingos eksploatavimo aplinkos reikalauja skirtingų drumstumo stebėjimo sprendimų. Gyvenamųjų namų antrinio vandens tiekimo sistemose, vandens valymo įrenginiuose ir geriamojo vandens įrenginių įleidimo bei išleidimo taškuose dažniausiai naudojami mažo diapazono drumstumo matuokliai, pasižymintys dideliu tikslumu ir siauru matavimo diapazonu. Taip yra dėl griežtų reikalavimų, kad šiose aplinkose būtų užtikrintas mažas drumstumo lygis. Pavyzdžiui, daugumoje šalių vandentiekio vandens reguliavimo standartas valymo įrenginių išleidimo angose ​​nurodo, kad drumstumo lygis turi būti mažesnis nei 1 NTU. Nors baseinų vandens tyrimai atliekami retiau, atliekant tokius tyrimus, taip pat reikalaujama labai mažo drumstumo lygio, todėl paprastai reikia naudoti mažo diapazono drumstumo matuoklius.

Žemo diapazono drumstumo matuokliai TBG-6188T

Priešingai, tokiose srityse kaip nuotekų valymo įrenginiai ir pramoninių nuotekų išleidimo vietos reikalingi didelio diapazono drumstumo matuokliai. Šiose aplinkose vanduo dažnai pasižymi dideliais drumstumo svyravimais ir gali turėti didelę suspenduotų kietųjų dalelių, koloidinių dalelių ar cheminių nuosėdų koncentraciją. Drumstumo vertės dažnai viršija itin mažo diapazono prietaisų viršutines matavimo ribas. Pavyzdžiui, įtekančio vandens drumstumas nuotekų valymo įrenginiuose gali siekti kelis šimtus NTU, ir net po pirminio valymo drumstumo lygio stebėjimas dešimtimis NTU išlieka būtinas. Didelio diapazono drumstumo matuokliai dažniausiai veikia išsklaidytos ir praleistos šviesos intensyvumo santykio principu. Naudojant dinaminio diapazono išplėtimo metodus, šie prietaisai pasiekia matavimo galimybes nuo 0,1 NTU iki 4000 NTU, išlaikant ±2 % visos skalės tikslumą.

Pramoninis internetinis drumstumo analizatorius

Specializuotose pramonės šakose, tokiose kaip farmacijos, maisto ir gėrimų sektoriai, drumstumo matavimų tikslumui ir ilgalaikiam stabilumui keliami dar didesni reikalavimai. Šiose pramonės šakose dažnai naudojami dviejų spindulių drumstumo matuokliai, kuriuose yra etaloninis spindulys, skirtas kompensuoti šviesos šaltinio kitimo ir temperatūros svyravimų sukeliamus trikdžius, taip užtikrinant nuoseklų matavimo patikimumą. Pavyzdžiui, injekcinio vandens drumstumas paprastai turi būti palaikomas žemiau 0,1 NTU, todėl keliami griežti reikalavimai prietaiso jautrumui ir atsparumui trukdžiams.
Be to, tobulėjant daiktų interneto (IoT) technologijoms, šiuolaikinės drumstumo stebėjimo sistemos tampa vis išmanesnės ir labiau sujungtos į tinklą. 4G/5G ryšio modulių integravimas leidžia realiuoju laiku perduoti drumstumo duomenis į debesijos platformas, palengvinant nuotolinį stebėjimą, duomenų analizę ir automatinius įspėjimų pranešimus. Pavyzdžiui, savivaldybės vandens valymo įrenginiai įdiegė išmaniąją drumstumo stebėjimo sistemą, kuri susieja išleidžiamojo vandens drumstumo duomenis su vandens paskirstymo valdymo sistema. Aptikusi nenormalų drumstumą, sistema automatiškai pakoreguoja cheminių medžiagų dozavimą, todėl vandens kokybė pagerėja nuo 98 % iki 99,5 %, o cheminių medžiagų sunaudojimas sumažėja 12 %.
Ar drumstumas yra ta pati sąvoka kaip bendras suspenduotų kietųjų dalelių kiekis?

Drumstumas ir bendras suspenduotų kietųjų dalelių kiekis (TSS) yra susijusios sąvokos, tačiau jos nėra tas pats. Abi reiškia vandenyje suspenduotas daleles, tačiau jos skiriasi tuo, ką jos matuoja ir kaip jos kiekybiškai įvertinamos.
Drumstumas matuoja vandens optines savybes, konkrečiai, kiek šviesos išsklaido suspenduotos dalelės. Jis tiesiogiai nematuoja dalelių kiekio, o kiek šviesos tos dalelės blokuoja arba nukreipia. Drumstumą veikia ne tik dalelių koncentracija, bet ir tokie veiksniai kaip dalelių dydis, forma ir spalva, taip pat matavimui naudojamos šviesos bangos ilgis.

Pramoninis bendrųjų suspenduotų kietųjų dalelių (TSS) matuoklis

Bendras suspenduotų kietųjų dalelių kiekis(TSS) matuoja faktinę suspenduotų dalelių masę vandens mėginyje. Jis kiekybiškai įvertina bendrą vandenyje suspenduotų kietųjų dalelių svorį, neatsižvelgiant į jų optines savybes.
TSS matuojamas filtruojant žinomą vandens tūrį per filtrą (paprastai filtrą su žinomu svoriu). Po to, kai vanduo perfiltruojamas, ant filtro likusios kietosios dalelės išdžiovinamos ir sveriamos. Rezultatas išreiškiamas miligramais litre (mg/l). TSS yra tiesiogiai susijęs su suspenduotų dalelių kiekiu, tačiau nesuteikia informacijos apie dalelių dydį ar tai, kaip dalelės išsklaido šviesą.
Pagrindiniai skirtumai:
1) Matavimo pobūdis:
Drumstumas yra optinė savybė (kaip šviesa yra išsklaidyta arba sugeriama).
TSS yra fizikinė savybė (vandenyje suspenduotų dalelių masė).
2) Ką jie matuoja:
Drumstumas rodo, koks skaidrus ar drumstas yra vanduo, bet neparodo tikrosios kietųjų dalelių masės.
TSS leidžia tiesiogiai matuoti kietųjų dalelių kiekį vandenyje, nepriklausomai nuo to, koks jis skaidrus ar drumstas.
3) Vienetai:
Drumstumas matuojamas NTU (nefelometriniais drumstumo vienetais).
TSS matuojamas mg/l (miligramais litre).
Ar spalva ir drumstumas yra tas pats?

Spalva ir drumstumas nėra tas pats, nors abu jie turi įtakos vandens išvaizdai.

Vandens kokybės internetinis spalvų matuoklis

Štai skirtumas:
Spalva reiškia vandens atspalvį arba atspalvį, kurį sukelia ištirpusios medžiagos, tokios kaip organinės medžiagos (pvz., pūvantys lapai) arba mineralai (pvz., geležis ar manganas). Net skaidrus vanduo gali turėti spalvą, jei jame yra ištirpusių spalvotųjų junginių.
Drumstumas reiškia vandens drumstumą arba miglotumą, kurį sukelia suspenduotos dalelės, tokios kaip molis, dumblas, mikroorganizmai ar kitos smulkios kietosios dalelės. Jis matuoja, kiek dalelės išsklaido per vandenį praeinančią šviesą.
Trumpai tariant:
Spalva = ištirpusios medžiagos
Drumstumas = suspenduotos dalelės