Hvordan måles vands turbiditet?

Hvad er turbiditet?

Turbiditet er et mål for en væskes uklarhed eller disighed, der almindeligvis anvendes til at vurdere vandkvaliteten i naturlige vandområder - såsom floder, søer og have - såvel som i vandbehandlingssystemer. Det opstår på grund af tilstedeværelsen af ​​suspenderede partikler, herunder silt, alger, plankton og industrielle biprodukter, som spreder lys, der passerer gennem vandsøjlen.
Turbiditet kvantificeres typisk i nefelometriske turbiditetsenheder (NTU), hvor højere værdier angiver større vandopacitet. Denne enhed er baseret på mængden af ​​lys spredt af de partikler, der er suspenderet i vandet, målt med et nefelometer. Nefelometeret sender en lysstråle gennem prøven og detekterer det lys, der spredes af de suspenderede partikler, i en 90-graders vinkel. Højere NTU-værdier indikerer større turbiditet eller uklarhed i vandet. Lavere NTU-værdier indikerer klarere vand.
For eksempel: Klart vand kan have en NTU-værdi tæt på 0. Drikkevand, som skal opfylde sikkerhedsstandarder, har typisk en NTU på mindre end 1. Vand med høje niveauer af forurening eller suspenderede partikler kan have NTU-værdier, der er i hundredvis eller tusindvis.

Hvorfor måle turbiditeten i vandkvaliteten?

Forhøjede turbiditetsniveauer kan føre til flere bivirkninger:
1) Reduceret lysgennemtrængning: Dette forringer fotosyntesen i vandplanter og forstyrrer dermed det bredere akvatiske økosystem, der er afhængig af primær produktivitet.
2) Tilstopning af filtreringssystemer: Suspenderede stoffer kan tilstoppe filtre i vandbehandlingsanlæg, hvilket øger driftsomkostningerne og reducerer behandlingseffektiviteten.
3) Forbindelse med forurenende stoffer: Turbiditetsfremkaldende partikler fungerer ofte som bærere af skadelige forurenende stoffer, såsom patogene mikroorganismer, tungmetaller og giftige kemikalier, hvilket udgør en risiko for både miljøet og menneskers sundhed.
Kort sagt fungerer turbiditet som en kritisk indikator for evaluering af vandressourcers fysiske, kemiske og biologiske integritet, især inden for miljøovervågning og folkesundhedsrammer.
Hvad er princippet for måling af turbiditet?

Princippet for turbiditetsmåling er baseret på spredning af lys, når det passerer gennem en vandprøve, der indeholder suspenderede partikler. Når lys interagerer med disse partikler, spredes det i forskellige retninger, og intensiteten af ​​det spredte lys er direkte proportional med koncentrationen af ​​tilstedeværende partikler. En højere partikelkoncentration resulterer i øget lysspredning, hvilket fører til større turbiditet.

Princippet for turbiditetsmåling

Processen kan opdeles i følgende trin:
Lyskilde: En lysstråle, typisk udsendt af en laser eller LED, rettes gennem vandprøven.
Suspenderede partikler: Når lyset udbreder sig gennem prøven, forårsager suspenderet materiale - såsom sediment, alger, plankton eller forurenende stoffer - at lyset spredes i flere retninger.
Detektion af spredt lys: Anefelometer, instrumentet der bruges til måling af turbiditet, detekterer lys spredt i en 90-graders vinkel i forhold til den indfaldende stråle. Denne vinkeldetektion er standardmetoden på grund af dens høje følsomhed over for partikelinduceret spredning.
Måling af intensiteten af ​​spredt lys: Intensiteten af ​​det spredte lys kvantificeres, hvor højere intensiteter indikerer en større koncentration af suspenderede partikler og dermed højere turbiditet.
Turbiditetsberegning: Den målte spredte lysintensitet konverteres til nefelometriske turbiditetsenheder (NTU), hvilket giver en standardiseret numerisk værdi, der repræsenterer graden af ​​turbiditet.
Hvad måler vandets turbiditet?

Måling af vandturbiditet ved hjælp af optiske turbiditetssensorer er en bredt anvendt praksis i moderne industrielle applikationer. Typisk kræves en multifunktionel turbiditetsanalysator for at vise målinger i realtid, muliggøre periodisk automatisk sensorrensning og udløse advarsler for unormale aflæsninger og dermed sikre overholdelse af vandkvalitetsstandarder.

Online turbiditetssensor (målbart havvand)

Forskellige driftsmiljøer kræver forskellige løsninger til turbiditetsovervågning. I private vandforsyningssystemer, vandbehandlingsanlæg og ved ind- og udløbspunkterne for drikkevandsanlæg anvendes primært lavtydende turbiditetsmålere med høj præcision og smalle måleområder. Dette skyldes det strenge krav til lave turbiditetsniveauer i disse miljøer. For eksempel specificerer den lovgivningsmæssige standard for postevand ved behandlingsanlæg i de fleste lande et turbiditetsniveau under 1 NTU. Selvom test af swimmingpoolvand er mindre almindeligt, kræver det også meget lave turbiditetsniveauer, når det udføres, hvilket typisk kræver brug af lavtydende turbiditetsmålere.

Lavområde turbiditetsmålere TBG-6188T

I modsætning hertil kræver applikationer som spildevandsrensningsanlæg og industrielle spildevandsudledningspunkter turbiditetsmålere med høj rækkevidde. Vand i disse miljøer udviser ofte betydelige turbiditetsudsving og kan indeholde betydelige koncentrationer af suspenderede stoffer, kolloide partikler eller kemiske bundfald. Turbiditetsværdier overstiger ofte de øvre målegrænser for instrumenter med ultralavt rækkevidde. For eksempel kan indløbsturbiditeten på et spildevandsrensningsanlæg nå flere hundrede NTU, og selv efter primær behandling er overvågning af turbiditetsniveauer i tiere af NTU fortsat nødvendig. Turbiditetsmålere med høj rækkevidde fungerer almindeligvis ud fra princippet om forholdet mellem spredt og transmitteret lysintensitet. Ved at anvende dynamiske områdeudvidelsesteknikker opnår disse instrumenter målekapaciteter fra 0,1 NTU til 4000 NTU, samtidig med at de opretholder en nøjagtighed på ±2 % af fuld skala.

Industriel online turbiditetsanalysator

I specialiserede industrielle sammenhænge, ​​såsom medicinalindustrien og fødevare- og drikkevaresektoren, stilles der endnu større krav til nøjagtigheden og den langsigtede stabilitet af turbiditetsmålinger. Disse industrier anvender ofte dobbeltstrålede turbiditetsmålere, som inkorporerer en referencestråle for at kompensere for forstyrrelser forårsaget af lyskildevariationer og temperaturudsving, hvilket sikrer ensartet målepålidelighed. For eksempel skal turbiditeten af ​​vand til injektion typisk holdes under 0,1 NTU, hvilket stiller strenge krav til instrumentfølsomhed og interferensmodstand.
Derudover bliver moderne turbiditetsovervågningssystemer i stigende grad intelligente og netværksbaserede med fremskridtet inden for Internet of Things (IoT)-teknologi. Integration af 4G/5G-kommunikationsmoduler muliggør realtidsoverførsel af turbiditetsdata til cloudplatforme, hvilket letter fjernovervågning, dataanalyse og automatiserede alarmmeddelelser. For eksempel har et kommunalt vandbehandlingsanlæg implementeret et intelligent turbiditetsovervågningssystem, der forbinder turbiditetsdata fra udløbet med sit vanddistributionskontrolsystem. Ved detektering af unormal turbiditet justerer systemet automatisk kemikaliedoseringen, hvilket resulterer i en forbedring af vandkvalitetsoverholdelsen fra 98 % til 99,5 % sammen med en reduktion på 12 % i kemikalieforbruget.
Er turbiditet det samme koncept som totalt suspenderet stof?

Turbiditet og total suspenderet stof (TSS) er relaterede begreber, men de er ikke det samme. Begge refererer til partikler suspenderet i vand, men de adskiller sig i, hvad de måler, og hvordan de kvantificeres.
Turbiditet måler vands optiske egenskaber, specifikt hvor meget lys der spredes af suspenderede partikler. Den måler ikke direkte mængden af ​​partikler, men snarere hvor meget lys der blokeres eller afbøjes af disse partikler. Turbiditet påvirkes ikke kun af partikelkoncentrationen, men også af faktorer som partiklernes størrelse, form og farve samt bølgelængden af ​​det lys, der bruges i målingen.

Industriel måler for totalt suspenderet stof (TSS)

Totalt suspenderet stof(TSS) måler den faktiske masse af suspenderede partikler i en vandprøve. Den kvantificerer den samlede vægt af de faste stoffer, der er suspenderet i vandet, uanset deres optiske egenskaber.
TSS måles ved at filtrere en kendt mængde vand gennem et filter (normalt et filter med en kendt vægt). Efter vandet er filtreret, tørres og vejes de faste stoffer, der er tilbage på filteret. Resultatet udtrykkes i milligram pr. liter (mg/L). TSS er direkte relateret til mængden af ​​suspenderede partikler, men giver ikke information om partikelstørrelsen eller hvordan partiklerne spreder lys.
Vigtigste forskelle:
1) Målingens art:
Turbiditet er en optisk egenskab (hvordan lys spredes eller absorberes).
TSS er en fysisk egenskab (massen af ​​partikler suspenderet i vand).
2) Hvad de måler:
Turbiditet giver en indikation af, hvor klart eller grumset vandet er, men giver ikke en faktisk masse af faste stoffer.
TSS giver en direkte måling af mængden af ​​faste stoffer i vandet, uanset hvor klart eller grumset det ser ud.
3) Enheder:
Turbiditet måles i NTU (nefelometriske turbiditetsenheder).
TSS måles i mg/L (milligram pr. liter).
Er farve og turbiditet det samme?

Farve og turbiditet er ikke det samme, selvom begge påvirker vandets udseende.

Online farvemåler for vandkvalitet

Her er forskellen:
Farve refererer til den farvetone eller nuance af vandet, der er forårsaget af opløste stoffer, såsom organisk materiale (som rådnende blade) eller mineraler (som jern eller mangan). Selv klart vand kan have farve, hvis det indeholder opløste farvede forbindelser.
Turbiditet refererer til vandets uklarhed eller disighed forårsaget af suspenderede partikler, såsom ler, silt, mikroorganismer eller andre fine faste stoffer. Det måler, hvor meget partiklerne spreder lys, der passerer gennem vandet.
Kort sagt:
Farve = opløste stoffer
Turbiditet = suspenderede partikler