Nagyon pontos zavarosságmérő érzékelő szennyvízkezelő telepekhez

Mi a különbség a szennyvízkezelő telepeken gyakran emlegetett három átlátszósági mutató között? A zavarosság, az SS és az átlátszóság megkülönböztetése

Szennyvízkezelő telepeken gyakran említik a víz tisztaságának három mutatóját: a zavarosságot, a átlátszóságot és a lebegő anyagokat (SS). Ezek három különböző dimenziót képviselnek a tisztaság értékelésében: a tömegkoncentrációt, az optikai tulajdonságokat és az érzékszervi észlelést. A lebegő anyagok szabványos mérési módszere a gravimetriás módszer, amely során a vízmintát egy meghatározott pórusméretű szűrőmembránon vezetik át, majd szárítják állandó tömegig. A mértékegység mg/L. Elméletileg ezt a tömegkoncentrációt jelző mutatót nem lehet online mérni, hanem szárítani és mérni kell. A lebegő anyagokra ható anyagok közé tartozik a iszap, a agyag és a nagyobb sugarú mikroorganizmusok. A zavarosság a vízben lévő lebegő részecskék által okozott fényszórás mértékét jelenti. A szabványos mérési módszer a 90°-os szórt fény módszer, amely a lebegő részecskék fényterjedésre gyakorolt zavaró hatását méri. A mértékegység NTU (vagy FTU, formalin-zavarossági egység). Számos anyag befolyásolja a zavarosságot, például az iszap, a mikroorganizmusok, az algák, a szerves anyagból álló részecskék és a mikrobuborékok.

Miért a 90°-os szórt fény módszer a fő irányzat az online zavarossági mérésekben?

Ez a módszer egy irányított, párhuzamos fény-sugarat bocsát ki egy fényforrásból a vízminta felé. Egy fotodetektor a beeső fényre merőlegesen, 90°-os szögben helyezkedik el. Amikor a fény a vízmintában lévő lebegő részecskéket éri el, szóródik. A szórt fény minden irányba terjed, de a fotodetektor kizárólag a oldalirányú szórt fény intenzitását méri, amelyből a zavarossági érték kiszámítható (az oldalirányú szórt fény intenzitása arányos a vízben lévő szilárd részecskék mennyiségével). Ez a legelterjedtebb online zavarossági mérési megoldás, amelyet a vízminőség-ellenőrzési piacon vezető márkák – például az E+H, a Hach, a JIDE és az OPTEX – alkalmaznak.

Különböző országok zavarossági vízminőségi szabványainak összehasonlítása

A különböző országok zavarossági szabványai három területre összpontosítanak:

1. Ivóvíz (kötelező szabványok, magas színvonalú követelmények);

2. Felszíni vizek (a víztest funkciója szerint besorolva, általában a transzparencia mellett kezelik);

3. Ipari szennyvíz (általában lebegő anyagok mennyisége alapján számítják).

Az alábbiakban főbb országok és régiók szabványainak példái szerepelnek: Az amerikai EPA szabványa előírja, hogy az átlagos felszíni vizek – például folyók és tavak – zavarossága 25–150 NTU között mozogjon; az ivóvíz zavarossága 1 NTU alatt legyen; az ipari kibocsátási nyílásokra vonatkozó szabvány a lebegő szilárd anyagok (TSS) mennyiségét határozza meg, amelynek értéke 30–100 mg/L között mozog.

Kína felszíni vízminőségi szabványai szerint a zavarosság 25 NTU alatt legyen (V. osztályú víz), illetve 10 NTU alatt (III. osztályú víz). A városi szennyvízkezelő telepek kibocsátására vonatkozóan a lebegő szilárd anyagok (TSS) mennyisége alapján számított legmagasabb kibocsátási szabvány 10 mg/L alatt van, míg a megelőző kezelési hálózatba történő bevezetésre vonatkozó korlátozás 50 mg/L; az ivóvíz-kibocsátási nyílásokra vonatkozó zavarossági korlátozás 1 NTU.

Az EU EN ISO 7027 szabvány előírja, hogy a felhasznált víz irányadó határértéke 4 FNU alatt legyen; a városi szennyvízkezelő telepek hagyományos kibocsátásának követelménye a TSS (szuszpendált szilárd anyag) alapján számítva 35 mg/L alatt van, míg a magas színvonalú, érzékeny víztestek esetében ez 15 mg/L alatt van; a felszíni víz esetében a láthatóság és a zavarosság koordinált szabályozása szükséges, és az ivóvízbázisokra vonatkozó követelmény általában 5 NTU alatt van.

Miért mindig pontatlanok a zavarossági méréseik?

Fájdalmas pont 1: Egyes iparágakból származó ipari szennyvíz színes és alacsony átlátszóságú, például a kokszoló üzemek, a festőüzemek vagy nagy mennyiségű nagy részecskét tartalmazó szennyvíz. Ez instabil zavarossági érzékelő-olvasásokhoz vezet, jelentős ingadozásokkal és általában lényegesen alacsonyabb értékekkel.

Zavaró mechanizmus: A hagyományos, szórt fény elvén alapuló zavarosságmérők a detektorhoz visszatérő fényjel intenzitását mérik. Ha a víz színezett, a szórt fény egy része korábban elnyelődik, gyengítve a detektor által észlelt fényjelet, és így alacsonyabb mérési értéket eredményez. A nagyobb lebegő részecskék szintén okozhatnak mérési ingadozást, amikor áthaladnak a fény átjutási útvonalán.

Megoldás: A 860 nm-es infravörös fényen alapuló zavarosságmérők hatékonyan kizárják a szín okozta zavaró hatást. Egyidejűleg egy algoritmust kell beállítani, amely arányos mérési módszert alkalmazva korrigálja a fényjel-kompensációs algoritmust, hogy kiküszöbölje a nagy részecskék mozgásából és a színből eredő hibákat. Jelenleg ezt a megoldást alkalmazó főbb modellcsaládok a HACH TSS-Sc, az E+H CUS51D Turbimax és a JIDE WQ3000-TSS/Turb.

Fájdalmas pont 2: A fejlett szennyvízkezelési folyamatokban, például membrános kezelés, MBR, fordított ozmózis előtisztítása vagy másodlagos ülepítő tartály kezelése során, amikor a kifolyó víz nagyon tiszta (általában a zavarosság 1 NTU-nál kisebb), a zavarosságmérő reakciósebessége csökken, illetve a vízminta stabil állapotában a mérési érték hirtelen éles növekedést mutat.

Zavaró mechanizmus: Légpórus-zavar. Az instabil áramlási sebességből keletkező légpórusok jelentősen zavarják a zavarosság mérését alacsony zavarossági szinteken, ami hamis, túl magas mérési értékekhez vezet. A le nem kalibrált műszerek kaotikus belső fényjeleket tudnak generálni, amelyek befolyásolják az alacsony zavarosságnál már így is rendkívül kicsi szórt fény mennyiségét, és ennek eredményeként a berendezés reakciósebessége csökken.

Megoldások: Telepítsen egy habtalanító áramlási tartályt (gravitációs vagy nyomáselvű) , optimalizálja az áramlási csatorna tervezését, és rendszeresen végezzen nullpont-kalibrációt ultratiszta vízzel.

Számos egyéb, kihívást jelentő zavarossági vizsgálati probléma merül fel a helyszínen. Mérnökeinkkel weboldalunkon keresztül léphet kapcsolatba további megbeszélés céljából. Üdvözöljük az egyes iparágakból érkező ügyfeleket, akik esettanulmányokat nyújtanak számunkra termékeink fejlesztése és helyszíni alkalmazási tapasztalataink bővítése érdekében.

Fájdalmas pont 3: A zavarosságmérő nagyon pontos azonnal a kalibrálás után, de kevesebb mint egy hét elteltével természetes vízben/szennyvízben a mérések ingadoznak és felfelé csúsznak.

Zavaró mechanizmus: Gyakori zavaró tényezők a természetes vizekben és az óceánokban élő biofilmek, illetve a kemény szennyvízben levő kalcium- és magnéziumvegyületek lerakódása. Ez a zavaró tényező könnyen eltakarja a fényjelet továbbító és fogadó alkatrészeket, így befolyásolja a teszteredményeket.

Megoldás: Válasszon egy zavarosságmérőt automatikus tisztítókefével. Ez a szilikon tisztítókefe tartós, könnyen cserélhető, és időszakosan megtisztíthatja az optikai ablakot, így hatékonyan csökkentheti a biofilm zavaró hatását. A magas keménységű szennyvíz esetén a karbantartási gyakoriságot növelni kell. Válasszon egy korrózióálló anyagokkal (pl. titánötvözet) burkolt zavarosságmérőt (ebben az esetben ajánlott a költséghatékony JIDE WQ3000-turb-Ti titánötvözetes, automatikus tisztítású online zavarosságmérő analizátor). A rutin karbantartás során a savas mosás hatékonyan oldja fel a kalcium- és magnéziumvegyületeket.

Fájdalmas pont 4: A laboratóriumi vizsgálatokból és az online analizátorból származó zavarossági adatok nem hasonlíthatók össze, mivel a hiba több mint 10 %, így egyik fél sem bízhat a teszteredményekben.

Zavaró tényezők: A zavarosság és a lebegő szennyeződések dinamikus és aktív paraméterek, amelyek könnyen leülepednek. Ezért a vizsgálat előtt alapos megkeverés szükséges, és mágneses keverő használata is szükségessé válhat a teszt stabilitásának fenntartásához. Továbbá, ha az online zavarosságmérő készülékeket laboratóriumban kalibráljuk, akkor a gyártó által biztosított fényvédő kalibrációs poharat kell használni, és a sztandard formalin oldatot teljes sötétségben kell vizsgálni, hogy elkerüljük a környezeti fény zavaró hatását. Egyes összetett üzemeltetési körülmények között, ha pontos egyezést követelünk a laboratóriumi tesztadatokkal, és a készülék nem képes reprodukálni a laboratóriumi sztandard oldat vizsgálatát (a laboratóriumi vizsgálat elve például izzólámpás módszer lehet, nem pedig infravörös fényes módszer), akkor tényleges vízmintákat lehet használni a kalibrációhoz, hogy biztosítsuk a vizsgálati eredmények összehasonlíthatóságát.

Hogyan válasszunk nagy pontosságú zavarosságmérő érzékelőt összetett üzemeltetési körülmények között szennyvízkezelő telepeken

Az ipari szennyvízkezelő telepek teljes folyamatrendszerében a zavarosság egy alapvető folyamatjelző, amely közvetlenül tükrözi az összes lebegő szennyeződés (TSS) eltávolításának hatékonyságát, a szennyvíziszap ülepedési tulajdonságait, a befolyó víz minőségének ellenőrzését, valamint azt, hogy a kifolyó víz minősége megfelel-e a szabványoknak. A kézi mintavétel és vizsgálat nem biztosít pontos visszajelzést a vízminőség ingadozásairól, így kockázatot jelent a kibocsátási határértékek túllépése szempontjából. Az alacsony pontosságú zavarossági érzékelők szintén érzékenyek különféle zavaró tényezőkre, például színre, ragadós lerakódásokra, szerves anyagokra és levegőbuborékokra, ami hosszú távon gyakori instabilitáshoz vezethet, különösen összetett üzemeltetési körülmények között, ahol a bizonytalanság jelentősen növekszik.

A nagy pontosságú zavarossági érzékelők másrészről olyan alapvető felügyeleti elvekre és műszaki részletekre építenek, amelyek célja a zavaró tényezők kiküszöbölése, valamint a lehetséges adateltolódás és hibák enyhítése. Ebben a szakaszban a JIDE WQ3000 sorozatú zavarosság–lebegő anyag analizátorát és a Hach 1720E szennyvízkezelő üzemre kifejlesztett, alacsony tartományú zavarosságmérőjét mutatjuk be példaként.

A JIDE WQ3000 sorozatú zavarosság–lebegő anyag analizátor egy 860 nm-es közeli infravörös LED-fényforrást alkalmaz, amely a vízbe világít, és nem érinti a szennyvíz sárgás-barnás színe vagy a festéküzemi szennyvíz színhatása, így kiküszöböli a látható fény detektálásának sajátos hibáit.

Egy fényelektromos fogadómodult úgy helyeztek el, hogy a beeső fényre merőlegesen, 90°-os szögben álljon, így kizárólag a vízben lévő lebegő anyagok és kolloid részecskék által előállított oldalsó szóródási fényt érzékelje.

A szórt fény intenzitása lineárisan arányos a víz zavarosságával. A chip a hőmérséklet-kompensáció és az algoritmusos szűrés révén pontosan átalakítja a zavarosságot NTU (nephelometrikus turbiditási egység) szabványos zavarossági egységekké.

A kapcsolási kialakítás fényelválasztó rendszert tartalmaz, amely megakadályozza a környező fény zavaró hatását, így ultra magas érzékenységet ér el alacsony zavarossági tartományban (0–50 NTU), legfeljebb 0,01 NTU felbontással.

A Hach 1720E alacsony zavarosságot mérő analizátor a 90°-os szórt fény módszerén alapul, és egy habtalanító és légtelenítő rendszert is tartalmaz, amely hatékonyan kiküszöböli a levegőbuborékok zavaró hatását az alacsony tartományú zavarossági mérések során. A készülék mérési tartománya 0–100 NTU, az alacsony zavarossági pontossága 0,001 NTU, így ideális az ivóvíz rendkívül magas minőségi szabványainak és a szennyvíz kibocsátásának legmagasabb szabványainak ellenőrzésére. Jelenleg ez a termék a piacvezető pozíciót foglalja el, és nagy elismertséggel bír az iparágban, de egyes terepi mintatartályok hajlamosak lerakódásra, és gyakori karbantartást igényelnek – ezek az iparág által jelzett problémák. A készülék továbbra is bizonyos követelményeket támaszt a helyszíni vízminőséggel szemben.

Összehasonlítási és kiválasztási útmutató

Mérési módszerek	Alapelvek	Előnyök	Hátrányok/Korlátozások	Szennyvízkezelő telepek alkalmazási forgatókönyvei
90°-os szórt fény módszer	A 90°-os függőleges oldalsó szórt fény rögzítése	Kompatibilis a magas és az alacsony mérési tartományokkal egyaránt, rendkívül magas pontosság az alacsony zavarossági értékek méréséhez	Figyelembe kell venni a skála/buborék-zavarokat.	Szokásos ellenőrzés a befolyó és kifolyó víz minőségéről
Átviteli módszer	A vízen át hatoló fény csökkenésének mérése	Alapvetően magas zavarossági értékek mérésére alkalmas	Gyenge érzékenység az alacsony zavarossági tartományban, erősen érzékeny a színzavarokra.	Nem alkalmas a szennyvíz finom monitorozására
Hátrafelé szórásos módszer	Közel 180°-os széles szögű szórt fény rögzítése	Kiválóan alkalmas ultra-nagy koncentrációjú mérésekhez	Gyenge lineáris viszony az alacsony zavarossági tartományban.	Csak magas koncentrációjú iszapra és befolyó vízre alkalmas