Hur mäts vattnets grumlighet?

Vad är grumlighet?

Turbiditet är ett mått på grumligheten eller disigheten hos en vätska och används vanligtvis för att bedöma vattenkvaliteten i naturliga vattendrag – såsom floder, sjöar och hav – såväl som i vattenreningssystem. Det uppstår på grund av närvaron av suspenderade partiklar, inklusive silt, alger, plankton och industriella biprodukter, som sprider ljus som passerar genom vattenpelaren.
Turbiditet kvantifieras vanligtvis i nefelometriska turbiditetsenheter (NTU), där högre värden indikerar större vattentäckning. Denna enhet baseras på mängden ljus som sprids av partiklarna som är suspenderade i vattnet, mätt med en nefelometer. Nefelometern lyser med en ljusstråle genom provet och detekterar ljuset som sprids av de suspenderade partiklarna i en 90-graders vinkel. Högre NTU-värden indikerar större turbiditet, eller grumlighet, i vattnet. Lägre NTU-värden indikerar klarare vatten.
Till exempel: Klart vatten kan ha ett NTU-värde nära 0. Dricksvatten, som måste uppfylla säkerhetsstandarder, har vanligtvis ett NTU på mindre än 1. Vatten med höga halter av föroreningar eller suspenderade partiklar kan ha NTU-värden som ligger i hundratals eller tusentals.

Varför mäta grumligheten i vattenkvaliteten?

Förhöjda grumlighetsnivåer kan leda till flera negativa effekter:
1) Minskad ljuspenetration: Detta försämrar fotosyntesen hos vattenväxter och stör därmed det bredare akvatiska ekosystemet som är beroende av primärproduktivitet.
2) Igensättning av filtreringssystem: Suspenderade ämnen kan täppa till filter i vattenreningsanläggningar, vilket ökar driftskostnaderna och minskar reningseffektiviteten.
3) Samband med föroreningar: Grumlighetsframkallande partiklar fungerar ofta som bärare av skadliga föroreningar, såsom patogena mikroorganismer, tungmetaller och giftiga kemikalier, vilket utgör risker för både miljön och människors hälsa.
Sammanfattningsvis fungerar turbiditet som en kritisk indikator för att utvärdera vattenresursernas fysiska, kemiska och biologiska integritet, särskilt inom miljöövervakning och folkhälsoramverk.
Vad är principen för turbiditetsmätning?

Principen för turbiditetsmätning bygger på ljusspridning när det passerar genom ett vattenprov som innehåller suspenderade partiklar. När ljus interagerar med dessa partiklar sprids det i olika riktningar, och intensiteten hos det spridda ljuset är direkt proportionell mot koncentrationen av närvarande partiklar. En högre partikelkoncentration resulterar i ökad ljusspridning, vilket leder till större turbiditet.

principen för turbiditetsmätning

Processen kan delas upp i följande steg:
Ljuskälla: En ljusstråle, vanligtvis avgiven av en laser eller LED, riktas genom vattenprovet.
Suspenderade partiklar: När ljuset sprider sig genom provet orsakar suspenderat material – såsom sediment, alger, plankton eller föroreningar – att ljuset sprids i flera riktningar.
Detektering av spritt ljus: Anefelometer, instrumentet som används för turbiditetsmätning, detekterar ljus som sprids i en 90-graders vinkel i förhållande till den infallande strålen. Denna vinkeldetektering är standardmetoden på grund av dess höga känslighet för partikelinducerad spridning.
Mätning av spritt ljusintensitet: Intensiteten hos det spridda ljuset kvantifieras, där högre intensiteter indikerar en högre koncentration av suspenderade partiklar och följaktligen högre grumlighet.
Turbiditetsberäkning: Den uppmätta spridda ljusintensiteten omvandlas till nefelometriska turbiditetsenheter (NTU), vilket ger ett standardiserat numeriskt värde som representerar graden av turbiditet.
Vad mäter vattnets grumlighet?

Att mäta vattenturbiditet med hjälp av optiska turbiditetssensorer är en allmänt använd metod i moderna industriella tillämpningar. Vanligtvis krävs en multifunktionell turbiditetsanalysator för att visa realtidsmätningar, möjliggöra periodisk automatisk sensorrengöring och utlösa varningar för onormala avläsningar, och därigenom säkerställa överensstämmelse med vattenkvalitetsstandarder.

Online turbiditetssensor (mätbart havsvatten)

Olika driftsmiljöer kräver olika lösningar för turbiditetsövervakning. I sekundära vattenförsörjningssystem i bostäder, vattenreningsverk och vid inlopps- och utloppspunkterna för dricksvattenanläggningar används främst turbiditetsmätare med låg mätmängd, hög precision och smala mätområden. Detta beror på de stränga kraven på låga turbiditetsnivåer i dessa miljöer. Till exempel specificerar den regelmässiga standarden för kranvatten vid reningsverkens utlopp i de flesta länder en turbiditetsnivå under 1 NTU. Även om vattentester i simbassänger är mindre vanliga, kräver de också mycket låga turbiditetsnivåer när de utförs, vilket vanligtvis kräver användning av turbiditetsmätare med låg mätmängd.

Lågfrekvens turbiditetsmätare TBG-6188T

Tillämpningar som avloppsreningsverk och utloppspunkter för industriellt avloppsvatten kräver däremot högavståndsmätare för turbiditet. Vatten i dessa miljöer uppvisar ofta betydande turbiditetsfluktuationer och kan innehålla betydande koncentrationer av suspenderade ämnen, kolloidala partiklar eller kemiska utfällningar. Turbiditetsvärdena överstiger ofta de övre mätgränserna för instrument med ultralågt mätområde. Till exempel kan inkommande turbiditet vid ett avloppsreningsverk nå flera hundra NTU, och även efter primär rening är det fortfarande nödvändigt att övervaka turbiditetsnivåer i tiotals NTU. Högavståndsmätare för turbiditet fungerar vanligtvis enligt principen om förhållandet mellan spritt och transmitterat ljusintensitet. Genom att använda dynamiska områdesutvidgningstekniker uppnår dessa instrument mätkapacitet från 0,1 NTU till 4000 NTU samtidigt som de bibehåller en noggrannhet på ±2 % av full skala.

Industriell online-turbiditetsanalysator

I specialiserade industriella sammanhang, såsom läkemedels- och livsmedels- och dryckessektorerna, ställs ännu högre krav på noggrannheten och den långsiktiga stabiliteten hos turbiditetsmätningar. Dessa industrier använder ofta turbiditetsmätare med dubbla strålar, vilka har en referensstråle för att kompensera för störningar orsakade av variationer i ljuskällan och temperaturfluktuationer, vilket säkerställer en konsekvent mättillförlitlighet. Till exempel måste turbiditeten hos vatten för injektion vanligtvis hållas under 0,1 NTU, vilket ställer höga krav på instrumentkänslighet och störmotstånd.
Dessutom, i takt med utvecklingen av sakernas internet (IoT)-teknik, blir moderna system för turbiditetsövervakning alltmer intelligenta och nätverkskopplade. Integrering av 4G/5G-kommunikationsmoduler möjliggör realtidsöverföring av turbiditetsdata till molnplattformar, vilket underlättar fjärrövervakning, dataanalys och automatiserade varningsmeddelanden. Till exempel har ett kommunalt vattenreningsverk implementerat ett intelligent system för turbiditetsövervakning som länkar turbiditetsdata i utloppet med sitt vattendistributionskontrollsystem. Vid detektering av onormal turbiditet justerar systemet automatiskt kemikaliedoseringen, vilket resulterar i en förbättring av vattenkvalitetsöverensstämmelsen från 98 % till 99,5 %, tillsammans med en minskning av kemikalieförbrukningen med 12 %.
Är turbiditet samma koncept som totalt suspenderat material?

Turbiditet och totalt suspenderat material (TSS) är relaterade begrepp, men de är inte samma sak. Båda hänvisar till partiklar suspenderade i vatten, men de skiljer sig åt i vad de mäter och hur de kvantifieras.
Turbiditet mäter vattnets optiska egenskaper, specifikt hur mycket ljus som sprids av suspenderade partiklar. Den mäter inte direkt mängden partiklar, utan snarare hur mycket ljus som blockeras eller avböjs av dessa partiklar. Turbiditet påverkas inte bara av partikelkoncentrationen utan också av faktorer som partiklarnas storlek, form och färg, samt våglängden för det ljus som används vid mätningen.

Industriell mätare för totalt suspenderat material (TSS)

Totalt suspenderat material(TSS) mäter den faktiska massan av suspenderade partiklar i ett vattenprov. Den kvantifierar den totala vikten av de fasta ämnen som är suspenderade i vattnet, oavsett deras optiska egenskaper.
TSS mäts genom att filtrera en känd volym vatten genom ett filter (vanligtvis ett filter med känd vikt). Efter att vattnet har filtrerats torkas och vägs de fasta ämnen som finns kvar på filtret. Resultatet uttrycks i milligram per liter (mg/L). TSS är direkt relaterat till mängden suspenderade partiklar, men ger inte information om partikelstorleken eller hur partiklarna sprider ljus.
Viktiga skillnader:
1) Mätningens art:
Turbiditet är en optisk egenskap (hur ljus sprids eller absorberas).
TSS är en fysikalisk egenskap (massan av partiklar suspenderade i vatten).
2) Vad de mäter:
Grumlighet ger en indikation på hur klart eller grumligt vattnet är, men ger inte en faktisk massa av fasta ämnen.
TSS ger en direkt mätning av mängden fasta ämnen i vattnet, oavsett hur klart eller grumligt det ser ut.
3) Enheter:
Turbiditet mäts i NTU (nefelometriska turbiditetsenheter).
TSS mäts i mg/L (milligram per liter).
Är färg och grumlighet detsamma?

Färg och grumlighet är inte samma sak, även om båda påverkar vattnets utseende.

Online färgmätare för vattenkvalitet

Här är skillnaden:
Färg avser vattnets nyans eller färgton som orsakas av upplösta ämnen, såsom organiskt material (som ruttnande löv) eller mineraler (som järn eller mangan). Även klart vatten kan ha färg om det innehåller upplösta färgade föreningar.
Grumlighet avser grumlighet eller disighet i vatten orsakad av suspenderade partiklar, såsom lera, silt, mikroorganismer eller andra fina fasta ämnen. Det mäter hur mycket partiklarna sprider ljus som passerar genom vattnet.
Kort sagt:
Färg = upplösta ämnen
Turbiditet = suspenderade partiklar