उच्च सटीकता वाला टर्बिडिटी सेंसर वेस्टवॉटर उपचार संयंत्रों के लिए

अपशिष्ट जल उपचार संयंत्रों में तीन स्पष्टता संकेतकों के बीच क्या अंतर हैं? अपारदर्शिता, निलंबित ठोस (SS) और पारदर्शिता के बीच अंतर को समझना

जल शोधन संयंत्रों में, तीन स्पष्टता संकेतकों का अक्सर उल्लेख किया जाता है: अपारदर्शिता (टर्बिडिटी), पारदर्शिता और निलंबित कण (एसएस)। ये तीनों स्पष्टता मूल्यांकन के तीन अलग-अलग आयामों को दर्शाते हैं: द्रव्यमान सांद्रता, प्रकाशीय गुण और संवेदी धारणा। निलंबित कणों के लिए मानक परीक्षण विधि भारात्मक विधि है, जिसमें किसी जल नमूने को विशिष्ट छिद्रों वाली एक फिल्टर झिल्ली से पार कराया जाता है और फिर इसे स्थिर भार तक सुखाया जाता है। माप की इकाई मिलीग्राम/लीटर (mg/L) है। सैद्धांतिक रूप से, यह द्रव्यमान सांद्रता संकेतक ऑनलाइन निगरानी के अधीन नहीं किया जा सकता और इसे सुखाकर तौलना आवश्यक है। निलंबित कणों को प्रभावित करने वाले पदार्थों में मिट्टी के कण, मिट्टी और बड़ी त्रिज्या वाले सूक्ष्मजीव शामिल हैं। अपारदर्शिता को जल में निलंबित कणों द्वारा प्रकाश के प्रकीर्णन की मात्रा के रूप में परिभाषित किया गया है। मानक परीक्षण विधि 90° प्रकीर्णित प्रकाश विधि है, जो निलंबित कणों की प्रकाश संचरण में अवरोध डालने की क्षमता का परीक्षण करती है। इसकी इकाई एनटीयू (NTU) (या एफटीयू, फॉर्मलिन टर्बिडिटी यूनिट) है। अपारदर्शिता को प्रभावित करने वाले कई पदार्थ हैं, जैसे मिट्टी के कण, सूक्ष्मजीव, शैवाल, कणीय कार्बनिक पदार्थ और सूक्ष्म बुलबुले।

90° प्रकीर्णित प्रकाश विधि ऑनलाइन टर्बिडिटी परीक्षण के लिए मुख्यधारा समाधान क्यों है?

इस विधि में प्रकाश स्रोत से जल नमूने में दिशात्मक समानांतर प्रकाश किरण का उत्सर्जन किया जाता है। एक प्रकाश-संसूचक (फोटोडिटेक्टर) आपतित प्रकाश के लंबवत 90° के कोण पर स्थित होता है। जब प्रकाश जल नमूने में निलंबित कणों से टकराता है, तो वह प्रकीर्णित हो जाता है। प्रकीर्णित प्रकाश सभी दिशाओं में फैलता है, लेकिन प्रकाश-संसूचक केवल पार्श्व (लैटरल) दिशा में प्रकीर्णित प्रकाश की तीव्रता को ही संग्रहित करता है, जिसके आधार पर टर्बिडिटी मान की गणना की जाती है (पार्श्व प्रकीर्णित प्रकाश की तीव्रता जल में कणों की मात्रा के समानुपाती होती है)। यह ऑनलाइन टर्बिडिटी परीक्षण का सबसे मुख्यधारा समाधान है, जिसका उपयोग जल गुणवत्ता निगरानी बाज़ार में अग्रणी ब्रांड्स जैसे E+H, Hach, JIDE और OPTEX द्वारा किया जाता है।

विभिन्न देशों में टर्बिडिटी जल गुणवत्ता मानकों की तुलना

विभिन्न देशों में टर्बिडिटी मानक तीन क्षेत्रों पर केंद्रित होते हैं:

1. पीने का जल (अनिवार्य मानक, उच्च मानक);

2. सतही जल (जल निकाय के कार्य के आधार पर वर्गीकृत, आमतौर पर पारदर्शिता के साथ संयुक्त रूप से प्रबंधित किया जाता है);

3. औद्योगिक अपशिष्ट जल (आमतौर पर निलंबित कणों के रूप में गणना की जाती है)।

यहाँ प्रमुख देशों और क्षेत्रों के मानकों के उदाहरण दिए गए हैं: यूएस ईपीए मानक के अनुसार, नदियों और झीलों जैसे सामान्य सतही जल की अपारदर्शिता (टर्बिडिटी) को 25-150 NTU के बीच नियंत्रित किया जाना चाहिए; पीने के पानी की अपारदर्शिता 1 NTU से कम होनी चाहिए; औद्योगिक निर्वहन निकास के लिए मानक निलंबित कुल ठोस (TSS) है, जिसका नियंत्रण मान 30-100 mg/L के बीच है।

चीन के सतही जल मानकों के अनुसार, श्रेणी V जल के लिए अपारदर्शिता 25 NTU से कम और श्रेणी III जल के लिए 10 NTU से कम होनी चाहिए। शहरी अपशिष्ट जल उपचार संयंत्रों के निर्वहन के लिए, TSS के आधार पर गणना की जाती है, उच्चतम निर्वहन मानक 10 mg/L से कम है, और पूर्व-उपचार नेटवर्क में निर्वहन के लिए सीमा 50 mg/L है; पीने के पानी के निकास के लिए अपारदर्शिता सीमा 1 NTU है।

यूरोपीय संघ की EN ISO 7027 प्रणाली में निर्धारित है कि उपयोग में लाए गए जल के लिए मार्गदर्शक सीमा 4 FNU से कम होनी चाहिए; शहरी अपशिष्ट जल उपचार संयंत्रों से निकलने वाले पारंपरिक अपशिष्ट जल के लिए TSS के आधार पर निर्धारित आवश्यकता 35 mg/L से कम है, और उच्च-मानक संवेदनशील जल निकायों के लिए यह 15 mg/L से कम है; सतही जल के लिए पारदर्शिता और अपारदर्शिता का समन्वित नियंत्रण आवश्यक है, और स्रोत जल के लिए आवश्यकता सामान्यतः 5 NTU से कम होती है।

आपके अपारदर्शिता माप क्यों हमेशा अशुद्ध होते हैं?

समस्या का केंद्र बिंदु 1: कुछ उद्योगों से निकलने वाला औद्योगिक अपशिष्ट जल रंगीन होता है और इसकी पारदर्शिता कम होती है, जैसे कि कोकिंग अपशिष्ट जल, रंजन अपशिष्ट जल, या बड़े कणों की उच्च सांद्रता वाला अपशिष्ट जल। इससे अपारदर्शिता सेंसर के पठन अस्थिर हो जाते हैं, जिनमें काफी उतार-चढ़ाव आते हैं और समग्र रूप से पठन काफी कम हो जाता है।

हस्तक्षेप तंत्र: प्रकीर्णित प्रकाश के सिद्धांत पर आधारित पारंपरिक टर्बिडीमीटर डिटेक्टर को वापस लौटने वाले प्रकाश संकेत की तीव्रता को मापते हैं। यदि जल रंगीन है, तो प्रकीर्णित प्रकाश का कुछ भाग पूर्व-अवशोषित हो जाता है, जिससे डिटेक्टर द्वारा प्राप्त प्रकाश संकेत कमजोर हो जाता है और मापन का मान कम आता है। बड़े निलंबित कण भी प्रकाश संचरण पथ से गुजरते समय पाठ्यांक में उतार-चढ़ाव का कारण बन सकते हैं।

समाधान: 860 एनएम अवरक्त प्रकाश पर आधारित टर्बिडीमीटर रंग के हस्तक्षेप से प्रभावी ढंग से बचते हैं। इसके साथ ही, एक एल्गोरिथ्म को कॉन्फ़िगर करने की आवश्यकता होती है, जो प्रकाश संकेत के अनुपात मापन विधि का उपयोग करके बड़े कणों की गति और रंग के कारण उत्पन्न त्रुटियों को दूर करने के लिए प्रकाश संकेत के अनुकूलन एल्गोरिथ्म को समायोजित करता है। वर्तमान में, इस समाधान का उपयोग करने वाले प्रमुख मॉडलों में HACH TSS-Sc, E+H का CUS51D Turbimax और JIDE का WQ3000-TSS/Turb शामिल हैं।

दर्द का बिंदु 2: उन्नत अपशिष्ट जल उपचार प्रक्रियाओं में, जैसे कि झिल्ली उपचार, एमबीआर (MBR), विपरीत परासरण के लिए प्रवेश जल, या द्वितीयक अवक्षेपण टैंक उपचार में, जब निकास जल बहुत स्पष्ट होता है (आमतौर पर टर्बिडिटी 1 NTU से कम), तो टर्बिडिटी मीटर की प्रतिक्रिया गति कम हो जाती है, या जब जल नमूना स्थिर होता है तो मापन मान अचानक तेज़ी से बढ़ जाते हैं।

हस्तक्षेप की विधि: बुलबुले का हस्तक्षेप। अस्थिर प्रवाह दरों के कारण उत्पन्न बुलबुले कम टर्बिडिटी स्तर पर टर्बिडिटी मापन को काफी प्रभावित करते हैं, जिससे गलत रूप से उच्च परीक्षण मान प्राप्त होते हैं। अकैलिब्रेटेड उपकरण आंतरिक प्रकाश संकेतों को अव्यवस्थित कर सकते हैं, जो कम टर्बिडिटी मापन के दौरान पहले से ही बहुत कम बिखरे हुए प्रकाश को प्रभावित करते हैं, जिससे उपकरण की प्रतिक्रिया गति कम हो जाती है।

समाधान: एक फोमरोधी प्रवाह टैंक (गुरुत्वाकर्षण या दाब निर्माण के सिद्धांत पर) , प्रवाह चैनल डिज़ाइन को अनुकूलित करना, और अति-शुद्ध जल का उपयोग करके नियमित रूप से शून्य बिंदु कैलिब्रेशन करना।

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पीड़ा बिंदु 3: टर्बिडिटी मीटर कैलिब्रेशन के तुरंत बाद अत्यधिक सटीक होता है, लेकिन प्राकृतिक जल/अपशिष्ट जल में एक सप्ताह से कम समय के बाद, मापन परिणाम अस्थिर हो जाते हैं और ऊपर की ओर विचलित होने लगते हैं।

हस्तक्षेप क्रियाविधि: प्राकृतिक जल निकायों और महासागरों में जैव फिल्मों से सामान्य हस्तक्षेप, या अपशिष्ट जल की उच्च कठोरता के कारण कैल्शियम और मैग्नीशियम यौगिकों के चिपकने से होने वाला हस्तक्षेप। यह हस्तक्षेप प्रकाश संकेत के संचरण और अभिग्रहण घटकों को आसानी से अवरुद्ध कर देता है, जिससे परीक्षण परिणाम प्रभावित होते हैं।

समाधान: एक स्वचालित सफाई ब्रश वाला अपारदर्शिता मीटर चुनें। यह प्रकार का सिलिकॉन सफाई ब्रश टिकाऊ है, इसे बदलना आसान है और यह आवश्यकता के अनुसार ऑप्टिकल विंडो की नियमित रूप से सफाई कर सकता है, जिससे बायोफिल्म के हस्तक्षेप को प्रभावी ढंग से कम किया जा सकता है। कठोरता वाले अपशिष्ट जल के लिए रखरखाव की आवृत्ति बढ़ानी होगी। किसी ऐसे अपारदर्शिता मीटर का चयन करें जिसे जंगरोधी सामग्रियों जैसे टाइटेनियम मिश्र धातु में संलग्न किया गया हो (इस संदर्भ में, अत्यधिक लागत-प्रभावी JIDE WQ3000-turb-Ti टाइटेनियम मिश्र धातु स्वचालित सफाई संस्करण के ऑनलाइन अपारदर्शिता विश्लेषक की सिफारिश की जाती है)। नियमित रखरखाव के दौरान, अम्लीय धुलाई कैल्शियम और मैग्नीशियम यौगिकों को प्रभावी ढंग से घोल सकती है।

दर्द का बिंदु 4: प्रयोगशाला परीक्षणों से प्राप्त अपारदर्शिता डेटा और ऑनलाइन विश्लेषक से प्राप्त डेटा की तुलना नहीं की जा सकती है, जिसमें 10% से अधिक की त्रुटि होती है, जिससे कोई भी पक्ष परीक्षण परिणामों पर विश्वास नहीं कर सकता है।

हस्तक्षेप के तंत्र: अपारदर्शिता और निलंबित कण गतिशील और सक्रिय पैरामीटर हैं जो आसानी से अवसादित हो जाते हैं। इसलिए, परीक्षण से पहले विस्तृत हिलाना आवश्यक है, और परीक्षण स्थिरता बनाए रखने के लिए चुंबकीय मिश्रक की आवश्यकता हो सकती है। इसके अतिरिक्त, ऑनलाइन अपारदर्शिता विश्लेषकों के लैब में कैलिब्रेशन के दौरान, निर्माता द्वारा प्रदान किया गया प्रकाश-रोधी कैलिब्रेशन कप का उपयोग करना चाहिए, और मानक फॉर्मलीन घोल को पूर्ण अंधेरे वातावरण में परीक्षण किया जाना चाहिए ताकि पर्यावरणीय प्रकाश के हस्तक्षेप से बचा जा सके। कुछ जटिल संचालन स्थितियों में, यदि लैब परीक्षण डेटा के साथ सटीक संगतता की आवश्यकता हो और उपकरण लैब के मानक घोल परीक्षण के साथ मेल न खाए (लैब परीक्षण का सिद्धांत अवरक्त प्रकाश विधि के बजाय इंकैंडेसेंट लैंप विधि हो सकता है), तो तुलना परिणामों को पास कराने के लिए वास्तविक जल नमूनों का उपयोग कैलिब्रेशन के लिए किया जा सकता है।

जटिल संचालन स्थितियों में वास्तविक जल उपचार संयंत्रों में उच्च-परिशुद्धता अपारदर्शिता सेंसर का चयन कैसे करें

औद्योगिक अपशिष्ट जल उपचार संयंत्र की पूरी प्रक्रिया प्रणाली में, अपारदर्शिता (टर्बिडिटी) एक मुख्य प्रक्रिया संकेतक है, जो कुल निलंबित ठोस पदार्थों (टीएसएस) के निष्कासन प्रभाव, अवक्षेप के अवसादन गुण, आगमी जल की गुणवत्ता निगरानी और निर्गम जल की गुणवत्ता के मानकों के अनुपालन को सीधे दर्शाती है। मैनुअल नमूना संग्रह और परीक्षण जल गुणवत्ता में उतार-चढ़ाव के बारे में सटीक प्रतिक्रिया प्रदान नहीं कर सकते, जिससे निर्गम मानकों के अतिक्रमण का जोखिम उत्पन्न होता है। कम-परिशुद्धता वाले अपारदर्शिता सेंसर भी विभिन्न हस्तक्षेप कारकों, जैसे रंग, चिपचिपे अवसाद, कार्बनिक पदार्थ और वायु बुलबुले के प्रति संवेदनशील होते हैं, जिससे लंबे समय तक उपयोग के दौरान बार-बार अस्थिरता उत्पन्न हो सकती है, विशेष रूप से जटिल संचालन स्थितियों में, जहाँ अनिश्चितता काफी बढ़ जाती है।

दूसरी ओर, उच्च-परिशुद्धता अवक्षेपता सेंसरों को मूल निगरानी सिद्धांतों और तकनीकी विवरणों के आधार पर डिज़ाइन किया गया है, जिसका उद्देश्य हस्तक्षेप को समाप्त करना और संभावित डेटा विस्थापन तथा त्रुटियों को कम करना है। इस खंड में JIDE के WQ3000 श्रृंखला अवक्षेपता/निलंबित कण विश्लेषक और Hach के 1720E वास्तविक जल उपचार संयंत्र के लिए मानक कम-सीमा अवक्षेपता मीटर को उदाहरण के रूप में लिया गया है।

JIDE WQ3000 श्रृंखला अवक्षेपता निलंबित कण विश्लेषक में 860 नैनोमीटर का निकट-अवरक्त LED प्रकाश स्रोत शामिल है, जो जल में प्रवेश करता है और इस प्रकार अपशिष्ट जल के पीला-भूरा रंग या रंजक अपशिष्ट जल की वर्णता से प्रभावित नहीं होता है, जिससे दृश्य प्रकाश के आधार पर जाँच की अंतर्निहित त्रुटियों से बचा जा सकता है।

आपतित प्रकाश के 90° लंबवत स्थित एक प्रकाश-विद्युत् ग्रहण मॉड्यूल को जल में निलंबित कणों और कोलॉइडी कणों द्वारा उत्पन्न पार्श्विक प्रकीर्णित प्रकाश को विशिष्ट रूप से पकड़ने के लिए स्थापित किया गया है।

प्रकीर्णित प्रकाश की तीव्रता जल की अपारदर्शिता के साथ रैखिक रूप से समानुपातिक होती है। चिप, तापमान के अनुकूलन और कलनविधि फ़िल्टरिंग के माध्यम से, अपारदर्शिता को NTU मानक अपारदर्शिता इकाइयों में सटीक रूप से परिवर्तित करती है।

परिपथ डिज़ाइन में आसपास के प्रकाश से होने वाले हस्तक्षेप को रोकने के लिए एक पृथक्करण प्रणाली शामिल है, जो कम अपारदर्शिता सीमा (0~50 NTU) में अत्यधिक सटीक डिटेक्शन प्राप्त करती है, जिसका संकल्प 0.01 NTU तक है।

हैच 1720ई कम टर्बिडिटी विश्लेषक 90° प्रकीर्णित प्रकाश विधि पर कार्य करता है और इसमें फोम हटाने और गैस हटाने की प्रणाली शामिल है, जो कम सीमा की टर्बिडिटी परीक्षण में हवा के बुलबुलों के हस्तक्षेप को प्रभावी ढंग से समाप्त करती है। इस उपकरण की मापन सीमा 0-100 NTU है और कम टर्बिडिटी की शुद्धता 0.001 NTU है, जिससे यह पीने के पानी के अत्यधिक उच्च मानकों और अपशिष्ट जल निकासी के उच्चतम मानकों की निगरानी के लिए उपयुक्त है। यह उत्पाद वर्तमान में उद्योग में सबसे बड़ा बाजार हिस्सेदारी और उच्च पहचान रखता है, लेकिन कुछ क्षेत्रीय नमूना टैंकों में स्केलिंग की प्रवृत्ति होती है और इन्हें बार-बार रखरखाव की आवश्यकता होती है, जो उद्योग द्वारा रिपोर्ट किए गए मुद्दे हैं। इसके लिए स्थल पर जल की गुणवत्ता के प्रति अभी भी कुछ आवश्यकताएँ हैं।

तुलना और चयन मार्गदर्शिका

माप पद्धति	मूल सिद्धांत	लाभ	दोष/सीमाएँ	जल शोधन संयंत्र के अनुप्रयोग परिदृश्य
90° प्रकीर्णन विधि	90° ऊर्ध्वाधर पार्श्व प्रकीर्णित प्रकाश को पकड़ना	उच्च और निम्न मापन सीमा दोनों के साथ संगत, कम टर्बिडिटी माप के लिए अत्यधिक उच्च सटीकता	पैमाने/बुलबुले के हस्तक्षेप को ध्यान में रखा जाना चाहिए।	इनलेट और आउटलेट जल गुणवत्ता की मानक निगरानी
ट्रांसमिशन पद्धति	जल में प्रवेश करने वाले प्रकाश के क्षीणन का मापन	मूल उच्च टर्बिडिटी माप के लिए उपयुक्त	कम टर्बिडिटी सीमा में कम संवेदनशीलता, रंग हस्तक्षेप के प्रति अत्यधिक संवेदनशील।	निष्कास जल की सूक्ष्म निगरानी के लिए उपयुक्त नहीं
पृष्ठभाग प्रकीर्णन विधि	लगभग 180° के विस्तृत कोण प्रकीर्णित प्रकाश को पकड़ना	अति-उच्च सांद्रता माप के लिए अत्यधिक उपयुक्त	कम टर्बिडिटी सीमा में खराब रैखिकता।	केवल उच्च-सांद्रता की कीचड़ और आविष्कार के लिए उपयुक्त।