Kõrgtäpsuse härmatisusandur reoveepuhastusjaamades

Mis on kolme selguse näitaja erinevused jäätmete töötlemisjaamades? Hägususe, sussa ja läbipaistvuse eristamine

Reoveepuhastusjaamades mainitakse sageli kolme selguse näitajat: hägusus, läbipaistvus ja lahuses olevad tahked osakesed (SS). Need kujutavad kolme erinevat selguse hindamise mõõtet: massikontsentratsiooni, optilisi omadusi ja sensoorset tajumist. Lahuses olevate tahkete osakeste standardne testimeetod on gravimeetriline meetod, mis hõlmab veeproovi läbitsemist kindla suurusega poroosse filtrimembraaniga ja selle kuivatamist konstantse kaalani. Mõõtühik on mg/L. Teoreetiliselt ei saa seda massikontsentratsiooni näitajat jälgida reaalajas ja selle määramiseks tuleb proov kuivatada ning kaaluda. Lahuses olevaid tahkeid osakesi mõjutavad ained nagu liiv, savi ja suurte raadiusega mikroorganismid. Hägusus on defineeritud kui valguse hajumise aste vesikeskkonnas olevate lahuses olevate osakeste poolt. Standardne testimeetod on 90° hajumisvalguse meetod, mis hindab lahuses olevate osakeste võimet takistada valguse levimist. Mõõtühik on NTU (või FTU, formaldeehägususühik). Hägusust mõjutavad paljud ained, sealhulgas liiv, mikroorganismid, vetikad, osaline orgaaniline aine ja mikropuhud.

Miks on 90° hajatunud valguse meetod peamiseks lahenduseks online-turbiditeedi mõõtmisel?

See meetod hõlmab suunatud paralleelse valguskiire saatmist veeproovisse valgusallikast. Fotodetektor on paigutatud 90° nurga all langenud valgusele risti. Kui valgus tabab veeproovis olevaid lahtiste osakeste, siis see hajub. Hajunud valgus levib kõikides suundades, kuid fotodetektor registreerib ainult ristisuunas hajunud valguse intensiivsust, millest arvutatakse turbiditeed (ristisuunas hajunud valguse intensiivsus on võrdeline vees oleva osakestematerjaliga). See on kõige levinum online-turbiditeedi mõõtmise lahendus, mida kasutavad juhtivad brändid vee kvaliteedi jälgimise turul, näiteks E+H, Hach, JIDE ja OPTEX.

Turbiditeedi vee kvaliteedinormide võrdlus eri riikides

Erinevate riikide turbiditeedinormid keskenduvad kolmele valdkonnale:

1. joogivee (kohustuslikud normid, kõrged nõuded);

2. Pinnavee (liigitatud veekogu funktsiooni järgi, tavaliselt haldatav koos läbipaistvusega);

3. Tööstuslik heitvesi (tavaliselt arvutatud sussuspensioonina).

Siin on näited standarditest peamistes riikides ja piirkondades: USA Keskkaitteameti (EPA) standard nõuab, et tavalise pinnavee (nt jõed ja järved) hägusus peaks olema 25–150 NTU vahel; joogivee hägusus ei tohi ületada 1 NTU; tööstuslike heitmispaikade standard põhineb sussuspensioonil (TSS), mille kontrollväärtus on 30–100 mg/L.

Hiina pinnaveestandardid nõuavad hägusust alla 25 NTU (V klassi vesi) ja alla 10 NTU (III klassi vesi). Linnade reoveetäiskasutusjaamade heitmete puhul, mida arvutatakse TSS-i järgi, on kõrgeim heitmenorm alla 10 mg/L ja eelneva töötlemisvõrgustikku heitmisel 50 mg/L; joogivee väljundite hägususpiirang on 1 NTU.

EU EN ISO 7027 süsteem sätestab, et kohaldatava veega seotud juhispiirväärtus on alla 4 FNU; tavapärase linnade kanalisatsioonivee puhastusjaamade väljavoolu nõue, mis arvutatakse TSS-i järgi, on alla 35 mg/L ja kõrgema standardiga tundlike veekogude puhul alla 15 mg/L; pinnavee puhul nõutakse läbipaistvuse ja härmuse koordineeritud reguleerimist ning allikavee nõue on üldiselt alla 5 NTU.

Miks on teie härmuse mõõtmised alati ebatäpsed?

Valupunkt 1: Mõnede tööstusharude tööstusvesi on värviline ja selle läbipaistvus on madal, näiteks koksivesi, värvivesi või suurte osakeste sisaldav vesitöötlemise jääkvesi. See põhjustab härmusesensori näidu ebastabiilsust, olulisi kõikumisi ja üldiselt oluliselt madalamat näitu.

Sega-mehhanism: Traditsioonilised hägususemõõtjad, mis põhinevad hajunud valguse põhimõttel, mõõdavad valgussignaali tugevust, mis tagasipöördub detektorisse. Kui vesi on värvitud, siis neelab see osa hajunud valgusest enne aegsasti, nõrgendades detektorisse saabuvat valgussignaali ja põhjustades madalamat mõõtmistulemust. Suured lahtised osakesed võivad ka põhjustada näidu kõikumisi, kui nad läbivad valguse edastamise teed.

Lahendus: 860 nm infrapunavalgust kasutavad hägususemõõtjad vältivad värvuse põhjustatud segasid tõhusalt. Samal ajal tuleb konfigureerida algoritm, kasutades suhtemõõtmismeetodit, et kohandada valgussignaali kompensatsioonialgoritmi ja kõrvaldada suurte osakeste liikumisest ja värvusest tulenevad vead. Hetkel kasutatakse seda lahendust peamiselt mudelites HACH TSS-Sc, E+H CUS51D Turbimax ja JIDE WQ3000-TSS/Turb.

Valus koht 2: Täiustatud heitvee puhastusprotsessides, näiteks membraanpuhastuses, MBR-is, tagasivoolu osmoosi toidetamisvees või teise astme settimistankis, väheneb hägususemõõturi reageerimiskiirus või tõuseb mõõteväärtus järsult, kui väljavool on väga selge (tavaliselt hägusus alla 1 NTU).

Segaduse mehhanism: õhupuhasidest tingitud segadus. Ebastabiilse voolukiiruse tõttu tekkinud õhupuhasid segavad oluliselt hägususe mõõtmist väga madalal hägusustasemel, mis viib valesti kõrgemate testväärtuste saamiseni. Kalibreerimata seadmed võivad tekitada kaootilisi sisemisi valgussignaale, mis mõjutavad juba väga väikest hajunud valguse kogust madala hägususe mõõtmisel ja põhjustada seadme reageerimiskiiruse vähenemise.

Lahendused: paigaldage kulumisvaba voolutank (raskusjõu või rõhu põhimõttel) , optimeerige voolukanali disain ja tehke regulaarselt nullpunkti kalibreerimine ultra-puhastatud veega.

Palju teisi keerukaid hägususe testimisega seotud probleeme tekib ka kohapeal. Lisainfot saate meie inseneridelt meie veebisaidilt. Tervitame kõiki erinevate tööstusharude kliente, kes soovivad jagada meiega oma juhtumianalüüse, et parandada meie tooteid ja laiendada meie kogemust kohapealsete rakenduste osas.

Valu punkt 3: Hägususmõõtja on kalibreerimise järel väga täpne, kuid vähem kui nädala pärast loodusvees/ärikeskkonnas muutuvad näidud kõikuma ja liiguvad ülespoole.

Segamismehhanism: Tavaline segamine biofilmide poolt loodusveekogudes ja ookeanides või kaltsiumi ja magneesiumi ühendite poolt, mis kinnituvad kõrgelt kõva veele. See segamine varjab lihtsalt valgussignaali saatmise ja vastuvõtmise komponente ning mõjutab testitulemusi.

Lahendus: Valige hägususemõõtja automaatse puhastusbrushiga. See tüüpi silikoonist puhastusbrush on vastupidav, lihtne asendada ja võimaldab perioodiliselt optilist akent vajadusel puhastada, mis vähendab tõhusalt biofilmide mõju. Kõrgema karedusega jäätmete puhul tuleb hooldussagedust suurendada. Valige hägususemõõtja, mille korpuse materjal on korrosioonikindel, näiteks tiitiumi sulam (siin soovitame kõrge efektiivsuse ja suurepärase hinnaga JIDE WQ3000-turb-Ti tiitiumi sulami automaatse puhastusversiooni hägususe onlineanalüsaatorit). Tavalise hoolduse käigus saab happelise pesuga tõhusalt lahustada kaltsiumi ja magneesiumi ühendeid.

Valulik punkt 4: Laboratoorsetes testides saadud hägususandmed ja onlineanalüsaatorist saadud andmed ei ole võrreldavad, erinevus on suurem kui 10 %, mistõttu ei saa ükski pool usaldada testitulemusi.

Segaduse mehhanismid: Hapatus ja laiali hajunud tahked ained on dünaamilised ja aktiivsed parameetrid, mis sadenevad kergesti. Seetõttu on enne testimist oluline proov põhjalikult segada ja testi stabiilsuse säilitamiseks võib olla vajalik magnetsegur. Lisaks tuleb laboris online-hapatusanalüsaatoreid kalibreerides kasutada tootja poolt pakutavat valgust blokeerivat kalibreerimiskuplit ning standardset formaldeehlahust tuleb testida täielikus tumedas keskkonnas, et vältida ümbritseva valguse mõju. Mõnes keerukas töötingimustes, kui on vaja täpselt vastavust laboritestide andmetega ja seade ei suuda laboris kasutatava standardlahusega testida (laboris kasutatav testimise põhimõte võib olla näiteks kuuma keegi meetod, mitte infrapunavalguse meetod), võib kalibreerimiseks kasutada tegelikke veeproove, et tagada, et võrdlusresultaatid lähevad testi läbi.

Kuidas valida kõrgtäpsusega hapatusandur keerukates töötingimustes reoveepuhastusjaamades

Turbulents on tööstusliku heitvee puhastusjaama kogu protsessisüsteemis üks põhiprotsessi näitaja, mis peegeldab otseselt kogu lahtiste tahkete osakeste (TSS) eemaldamise tõhusust, setteaine sadestumisomadusi, sisu veekvaliteedi jälgimist ning selle, kas väljuva veekvaliteet vastab standarditele. Käsitsi proovide võtmine ja analüüs ei võimalda täpset tagasisidet veekvaliteedi kõikumiste kohta, mis kaasneb riskiga, et heitvee standardid ületatakse. Madala täpsusega turbulentsisensorid on samuti erinevate häirivate tegurite suhtes tundlikud, näiteks värv, viskoossed setted, orgaanilised ained ja õhupuhasid, mis võivad pikaajalisel kasutamisel põhjustada sageli ebastabiilsust, eriti keerukates ekspluatatsioonitingimustes, kus ebakindlus suureneb oluliselt.

Kõrgtäpsuse hägususandurid on aga disainitud põhimonitoringuprintsiipide ja tehniliste üksikasjadega, mille eesmärk on välistada segavad tegurid ning vähendada potentsiaalset andmete kõrvalekaldumist ja vigu. Selles jaotises kasutatakse näidetena JIDE WQ3000 seeria hägusus-/lahtiste tahkete ainete analüsaatorit ja Hach 1720E reoveepuhastusjaama standardset madala ulatusega hägususmõõturit.

JIDE WQ3000 seeria hägusus-/lahtiste tahkete ainete analüsaator kasutab 860 nm lähis-infrapunavalguse LED-valgusallikat, mis paigutatakse veekogusse nii, et see ei ole mõjutatud reovee kollakaspruunist toonist ega värvilise reovee värvuslikkusest, vältides sellega nähtava valgusega mõõtmisel esinevaid loomulikke vigu.

Fotoelektriline vastuvõtumoodul on paigutatud langenud valguse suhtes täpselt 90° nurga all, et registreerida eriti vedelas keskkonnas olevate lahtiste tahkete ainete ja kolloidsete osakeste poolt tekitatud külgsuunalist hajusvalgust.

Hajutatud valguse intensiivsus on lineaarselt võrdeline veeturbulentsusega. Süsteem teisendab turbulentsuse täpselt NTU-standardsetesse turbulentsusühikutesse temperatuurikompensatsiooni ja algoritmilise filtreerimise abil.

Riistvarakujunduses on kasutatud isoleerimissüsteemi, et vältida ümbritseva valguse häireid, saavutades väga kõrge täpsuse madalas turbulentsusvahemikus (0–50 NTU) ning resolutsiooni kuni 0,01 NTU.

Hach 1720E madala härmatusetaastaja töötab 90° hajatunud valguse meetodil ja sisaldab mahafoamimis- ja gaasivabanemissüsteemi, et tõhusalt kõrvaldada õhupuksiike madala härmatusetaastuse mõõtmisel. Seadmel on mõõtevahemik 0–100 NTU ja madala härmatusetaastuse täpsus 0,001 NTU, mistõttu sobib see äärmiselt kõrgtehnoloogiliste joogivee standardite ja kõrgeimate heitvee väljalaske standardite jälgimiseks. Sellel tootel on praegu suurim turuosakaal ja tööstuses kõrge tunnustus, kuid mõned välisproovipudelid kalduvad kattuma kivistusega ja nõuavad sageli hooldust – seda on tööstus teatanud probleemidena. Seade nõuab ikka kindlat kvaliteediga kohapealse vee kasutamist.

Võrdlus- ja valikujuhis

Mõõtmismeetodid	Põhimõtted	Eelised	Puudused/piirangud	Reoveepuhastusjaama rakendusscenaariumid
90° hajumismeetod	90° vertikaalse külghajutatud valguse registreerimine	Ühildub nii kõrgema kui ka madalama mõõtepiisaga, erakordselt kõrge täpsus madala härmistuse mõõtmisel	Tuleb arvestada skaala/mullide mõju.	Standardne siseningu ja väljasingu vee kvaliteedi jälgimine
Ülekanneviis	Mõõdetakse valguse läbimise vähenemist vees	Sobib põhiliste kõrgte turbiditeetmete tegemiseks	Halb tundlikkus madala härmistuse vahemikus, väga tundlik värvihäirele.	Ei sobi heitvee täpseks jälgimiseks
Tagasihajutusmeetod	Püütakse kinni ligikaudu 180° laia nurga hajunud valgust	Erakordselt sobiv ultra-kõrgete kontsentratsioonide mõõtmiseks	Halb lineaarsus madala hägususe vahemikus.	Sobib ainult kõrgkonsentratsioonilisele settele ja sissetulevale veekogule