Як вимірюється каламутність води?

Що таке каламутність?

Каламутність — це міра каламутності або помутніння рідини, яка зазвичай використовується для оцінки якості води в природних водоймах, таких як річки, озера та океани, а також у системах очищення води. Вона виникає через наявність зважених частинок, включаючи мул, водорості, планктон та промислові побічні продукти, які розсіюють світло, що проходить через товщу води.
Каламутність зазвичай вимірюється в нефелометричних одиницях каламутності (NTU), причому вищі значення вказують на більшу непрозорість води. Ця одиниця вимірювання базується на кількості світла, розсіяного частинками, зваженими у воді, що вимірюється нефелометром. Нефелометр пропускає промінь світла через зразок і виявляє світло, розсіяне зваженими частинками під кутом 90 градусів. Вищі значення NTU вказують на більшу каламутність або помутніння води. Нижчі значення NTU вказують на прозорішу воду.
Наприклад: Чиста вода може мати значення NTU близьке до 0. Питна вода, яка повинна відповідати стандартам безпеки, зазвичай має NTU менше 1. Вода з високим рівнем забруднення або зважених частинок може мати значення NTU, які обчислюються сотнями або тисячами.

Навіщо вимірювати каламутність води?

Підвищений рівень каламутності може призвести до кількох негативних наслідків:
1) Зменшення проникнення світла: це погіршує фотосинтез у водних рослинах, тим самим порушуючи ширшу водну екосистему, яка залежить від первинної продуктивності.
2) Засмічення систем фільтрації: Зважені тверді речовини можуть засмічувати фільтри на водоочисних спорудах, збільшуючи експлуатаційні витрати та знижуючи ефективність очищення.
3) Зв'язок із забруднювачами: Частинки, що викликають помутніння, часто служать переносниками шкідливих забруднювачів, таких як патогенні мікроорганізми, важкі метали та токсичні хімічні речовини, що створює ризики як для навколишнього середовища, так і для здоров'я людини.
Підсумовуючи, каламутність служить критичним показником для оцінки фізичної, хімічної та біологічної цілісності водних ресурсів, особливо в рамках моніторингу навколишнього середовища та охорони здоров'я.
Який принцип вимірювання каламутності?

Принцип вимірювання каламутності базується на розсіюванні світла, коли воно проходить через зразок води, що містить зважені частинки. Коли світло взаємодіє з цими частинками, воно розсіюється в різних напрямках, а інтенсивність розсіяного світла прямо пропорційна концентрації присутніх частинок. Вища концентрація частинок призводить до збільшення розсіювання світла, що, у свою чергу, спричиняє більшу каламутність.

принцип вимірювання каламутності

Процес можна розбити на такі кроки:
Джерело світла: Промінь світла, зазвичай випромінюваний лазером або світлодіодом, спрямовується через зразок води.
Зважені частинки: Коли світло поширюється через зразок, зважені речовини, такі як осад, водорості, планктон або забруднюючі речовини, призводять до розсіювання світла в різних напрямках.
Виявлення розсіяного світла: Aнефелометр, прилад, що використовується для вимірювання каламутності, виявляє світло, розсіяне під кутом 90 градусів відносно падаючого променя. Це кутове виявлення є стандартним методом завдяки його високій чутливості до розсіювання, індукованого частинками.
Вимірювання інтенсивності розсіяного світла: Інтенсивність розсіяного світла визначається кількісно, ​​причому вища інтенсивність вказує на більшу концентрацію зважених частинок і, як наслідок, на вищу каламутність.
Розрахунок каламутності: Виміряна інтенсивність розсіяного світла перетворюється на нефелометричні одиниці каламутності (NTU), що забезпечує стандартизоване числове значення, яке відображає ступінь каламутності.
Чим вимірюється каламутність води?

Вимірювання каламутності води за допомогою оптичних датчиків каламутності є широко поширеною практикою в сучасних промислових застосуваннях. Як правило, багатофункціональний аналізатор каламутності потрібен для відображення вимірювань у режимі реального часу, забезпечення періодичного автоматичного очищення датчиків та спрацьовування сповіщень про аномальні показники, тим самим забезпечуючи дотримання стандартів якості води.

Онлайн-датчик каламутності (вимірювана морська вода)

Різні операційні середовища вимагають різних рішень для моніторингу каламутності. У системах вторинного водопостачання житлових будинків, водоочисних станціях, а також на вході та виході з об'єктів питного водопостачання переважно використовуються низькодіапазонні каламутні вимірювачі з високою точністю та вузькими діапазонами вимірювання. Це пов'язано з суворими вимогами до низьких рівнів каламутності в цих умовах. Наприклад, у більшості країн нормативний стандарт для водопровідної води на виходах з очисних станцій визначає рівень каламутності нижче 1 NTU. Хоча аналізи води в басейнах є менш поширеними, коли вони проводяться, вони також вимагають дуже низьких рівнів каламутності, зазвичай потребуючи використання низькодіапазонних каламутних вимірювачів.

Низькодазні вимірювачі каламутності TBG-6188T

На противагу цьому, такі застосування, як очисні споруди та пункти скидання промислових стічних вод, вимагають вимірювачів каламутності з високим діапазоном вимірювання. Вода в цих середовищах часто демонструє значні коливання каламутності та може містити значну концентрацію зважених твердих речовин, колоїдних частинок або хімічних осадів. Значення каламутності часто перевищують верхні межі вимірювання приладів з наднизьким діапазоном вимірювання. Наприклад, каламутність вхідної води на очисній споруді може досягати кількох сотень NTU, і навіть після первинного очищення залишається необхідним моніторинг рівнів каламутності в десятки NTU. Вимірювачі каламутності з високим діапазоном вимірювання зазвичай працюють за принципом співвідношення інтенсивності розсіяного до прохідного світла. Використовуючи методи розширення динамічного діапазону, ці прилади досягають можливостей вимірювання від 0,1 NTU до 4000 NTU, зберігаючи точність ±2% від повної шкали.

Промисловий онлайн-аналізатор каламутності

У спеціалізованих промислових сферах, таких як фармацевтична та харчова промисловість, до точності та довгострокової стабільності вимірювань каламутності пред'являються ще більші вимоги. У цих галузях промисловості часто використовуються двопроменеві каламутні вимірювачі, які включають опорний промінь для компенсації перешкод, спричинених змінами джерела світла та коливаннями температури, забезпечуючи таким чином стабільну надійність вимірювань. Наприклад, каламутність води для ін'єкцій зазвичай повинна підтримуватися нижче 0,1 NTU, що накладає суворі вимоги на чутливість приладу та стійкість до перешкод.
Крім того, з розвитком технології Інтернету речей (IoT), сучасні системи моніторингу каламутності стають дедалі більш інтелектуальними та мережевими. Інтеграція модулів зв'язку 4G/5G дозволяє передавати дані про каламутність у режимі реального часу на хмарні платформи, що спрощує дистанційний моніторинг, аналіз даних та автоматичні сповіщення. Наприклад, муніципальна водоочисна станція впровадила інтелектуальну систему моніторингу каламутності, яка пов'язує дані про каламутність на виході з системою керування розподілом води. Після виявлення аномальної каламутності система автоматично коригує дозування хімікатів, що призводить до покращення якості води з 98% до 99,5%, а також до зменшення споживання хімікатів на 12%.
Чи є каламутність тим самим поняттям, що й загальна кількість зважених твердих речовин?

Каламутність та загальна кількість зважених твердих речовин (ЗТЧ) – це пов’язані поняття, але вони не є однаковими. Обидва відносяться до частинок, зважених у воді, але відрізняються тим, що вони вимірюють та як їх кількісно визначають.
Каламутність вимірює оптичні властивості води, зокрема, скільки світла розсіюється зваженими частинками. Вона вимірює не безпосередньо кількість частинок, а радше те, скільки світла блокується або відхиляється цими частинками. На каламутність впливає не лише концентрація частинок, але й такі фактори, як розмір, форма та колір частинок, а також довжина хвилі світла, що використовується під час вимірювання.

Промисловий вимірювач загального вмісту зважених твердих речовин (TSS)

Загальна кількість зважених твердих речовин(TSS) вимірює фактичну масу зважених частинок у зразку води. Він кількісно визначає загальну вагу твердих речовин, що зважені у воді, незалежно від їхніх оптичних властивостей.
ЗВТ вимірюється шляхом фільтрації відомого об'єму води через фільтр (зазвичай фільтр із відомою вагою). Після фільтрації води тверді речовини, що залишилися на фільтрі, сушать та зважують. Результат виражається в міліграмах на літр (мг/л). ЗВТ безпосередньо пов'язаний з кількістю зважених частинок, але не дає інформації про розмір частинок або про те, як частинки розсіюють світло.
Ключові відмінності:
1) Характер вимірювання:
Каламутність – це оптична властивість (як розсіюється або поглинається світло).
TSS – це фізична властивість (маса частинок, зважених у воді).
2) Що вони вимірюють:
Каламутність показує, наскільки прозора або каламутна вода, але не дає фактичної маси твердих речовин.
TSS забезпечує пряме вимірювання кількості твердих речовин у воді, незалежно від того, наскільки прозорою чи каламутною вона виглядає.
3) Одиниці вимірювання:
Каламутність вимірюється в NTU (нефелометричних одиницях каламутності).
Загальний рівень загальної концентрації речовини (ТСН) вимірюється в мг/л (міліграмах на літр).
Чи колір і каламутність однакові?

Колір і каламутність – це не одне й те саме, хоча обидва впливають на зовнішній вигляд води.

Онлайн-вимірювач кольору води

Ось у чому різниця:
Колір – це відтінок або відтінки води, спричинені розчиненими речовинами, такими як органічні речовини (наприклад, гниюче листя) або мінерали (наприклад, залізо або марганець). Навіть прозора вода може мати колір, якщо вона містить розчинені кольорові сполуки.
Каламутність – це помутніння або каламутність води, спричинена зваженими частинками, такими як глина, мул, мікроорганізми або інші дрібні тверді речовини. Вона вимірює, наскільки частинки розсіюють світло, що проходить крізь воду.
Коротко кажучи:
Колір = розчинені речовини
Каламутність = зважені частинки