חיישן טרבדיות בעל דיוק גבוה לתחנות טיפול במים זוהמים

מה ההבדלים בין שלושת מדדי הבהירות בתחנות טיפול במים שפוליים? הבחנה בין עכירות, חומרים מוצקים תלויים (SS) ושקיפות

בתחנות טיהור מים שפירים, שלושה מדדי בהירות נזכרים לעיתים קרובות: עכירות, שקיפות וחלקיקים תלויים (SS). הם מייצגים שלושה ממדים שונים להערכת בהירות: ריכוז מסה, תכונות אופטיות והשערה חושית. שיטת הבדיקה הסטנדרטית לחלקיקים תלויים היא שיטת המאזון, הכוללת מעבר דגימת מים דרך ממברנה מסננת בעלת פרצים ספציפיים, ולאחר מכן ייבושה עד משקל קבוע. יחידת המדידה היא מ"ג/ל. מבחינה תיאורטית, מדד ריכוז המסה הזה אינו ניתן לניטור מקוון, והוא דורש ייבוש ושקילה. חומרים המשפיעים על חלקיקים תלויים כוללים אבק, חומר בוץ ומייקרואורגניזמים בעלי רדיוס גדול. העכירות מוגדרת כמידת פיזור האור על ידי חלקיקים תלויים במים. שיטת הבדיקה הסטנדרטית היא שיטת פיזור האור בזווית של 90°, אשר בוחנת את היכולת של החלקיקים התלויים לפגוע בהתקדמות האור. היחידות הן NTU (או FTU, יחידת עכירות פורמלין). חומרים רבים משפיעים על העכירות, כגון אבק, מיקרואורגניזמים, אצות, חומר אורגני בצורת חלקיקים ומיקרובועים.

למה שיטת האור המפוזר בזווית של 90° היא הפתרון הנפוץ ביותר לבדיקת עכירות מקוונת?

בשיטה זו מוקרן אלומת אור מקבילית מכוונת לדוגמה המים מאистור אור. פוטודטקטור ממוקם בזווית של 90° בניצב לכיוון קרני האור הפוגעות. כאשר האור פוגע בחלקיקים תלויים בדוגמה המים, הוא מופזר. האור המפוזר נע בכל הכיוונים, אך הפוטודטקטור אוסף רק את עוצמת האור המפוזר לצדדים, שממנה מחושב ערך העכירות (עוצמת האור המפוזר לצדדים פרופורציונלית לכמות החומר החלקיקי במים). זוהי השיטה הנפוצה ביותר לבדיקת עכירות מקוונet, אותה משתמשות בה מותגים מובילים בשוק ניטור איכות המים, כגון E+H, Hach, JIDE ו-OPTEX.

השוואה בין סטנדרטי עכירות באיכות המים במדינות שונות

סטנדרטי העכירות במדינות שונות מתמקדים בשלושה תחומים:

1. מים לשתייה (סטנדרטים חובה, ברמה גבוהה);

2. מימי שטח (מסווגים לפי תפקידי גוף המים, לרוב מנוהלים בשילוב עם שקיפות);

3. מי ניקוז תעשייתיים (לרוב מחושבים כחומר צף).

להלן דוגמאות לתקנים ממדינות ואזורים מרכזיים: תקן ה-EPA של ארצות הברית קובע כי עכירות מימי שטח רגילים כגון נהרות ואגמים חייבת להיות בין 25 ל-150 NTU; עכירות מי שתייה חייבת להיות מתחת ל-1 NTU; התקן ליציאות ניקוז תעשייתיים הוא חומר צף (TSS), עם ערך בקרה בין 30 ל-100 מ"ג/ל.

התקנים הסיניים למימי שטח קובעים עכירות מתחת ל-25 NTU (מי שטח מדרגה V) ותחת 10 NTU (מי שטח מדרגה III). עבור יציאות מפעלי טיהור מי עירוניים, החישוב מתבצע על פי TSS, והתקן הגבוה ביותר ליציאה הוא מתחת ל-10 מ"ג/ל, והגבול ליציאה לרשת ההכנה המקדימה הוא 50 מ"ג/ל; הגבול לעכירות ביציאות מי שתייה הוא 1 NTU.

מערכת ה-EN ISO 7027 של האיחוד האירופי קובעת כי הגבול המנחה למים המוחלים הוא מתחת ל-4 FNU; הדרישה לזרם המוצא הסטנדרטי מתחנות טיהור מים עירוניים, המחושבת על פי TSS, היא מתחת ל-35 מ"ג/ל, ולזרם המוצא מתחנות טיהור במפלסים גבוהים לגוף מים רגיש היא מתחת ל-15 מ"ג/ל; למים שטחיים יש צורך בשליטה מאוחדת בשקיפות ובערבה, והדרישה למים מקור היא בדרך כלל מתחת ל-5 NTU.

למה מדידות הערבה שלכם תמיד לא מדויקות?

נקודת הכאב 1: מי ניקוז תעשייתיים מסוגים מסוימים צבעוניים ויש להם שקיפות נמוכה, לדוגמה מי ניקוז מהפקת קוקס, מי ניקוז מעבדות צביעה או מי ניקוז עם ריכוז גבוה של חלקיקים גדולים. מצב זה גורם קריאות לא יציבות של חיישן הערבה, עם תנודות משמעותיות וקריאות נמוכות באופן כללי.

מנגנון הפרעה: טורבידימטרים מסורתיים המבוססים על עיקרון האור המפוזר מודדים את עוצמת אות האור החוזר למדידה. אם המים צבעוניים, חלק מהאור המפוזר יספג מראש, מה שמע weaken את אות האור הנקלט על ידי הגלאי ומביא לערך מדידה נמוך יותר. חלקיקים תלויים גדולים יכולים גם לגרום לעדישות בקריאות כאשר הם עוברים דרך מסלול העברת האור.

הפתרון: טורבידימטרים המבוססים על אור אינפרה-אדום באורך גל של 860 ננומטר מצליחים להימנע באופן יעיל מהפרעות הנגרמות על ידי צבע. במקביל, יש לקבוע אלגוריתם שמשתמש בשיטת מדידה יחסית כדי להתאים את אלגוריתם ההיערכות לאות האור ולפסול שגיאות הנגרמות מתנועת חלקיקים גדולים וצבע. כרגע, הדגמים המרכזיים המשתמשים בפתרון זה כוללים את ה-TSS-Sc של HACH, את ה-CUS51D Turbimax של E+H, ואת ה-WQ3000-TSS/Turb של JIDE.

נקודת כאב 2: בתהליכי טיהור מתקדמים של מי שפיכה, כגון טיהור באמצעות ממברנות, טיהור באמצעות ביוריאקטורים ממברניים (MBR), מים מזינים לטיהור הפוך (RO) או טיהור במאגר שיקוע שניוני, כאשר הזרם היוצא הוא ברור מאוד (לרוב עכירות נמוכה מ-1 NTU), מהירות התגובה של מד העכירות ירדה, או שהקריאה עולה באופן חדה לפתע כאשר דגימת המים יציבה.

מנגנון הפרעה: הפרעה על ידי בועות. בועות שנוצרות כתוצאה מזרימה לא יציבה משפיעות משמעותית על מדידת העכירות ברמות עכירות נמוכות, וגורמות לערכים מדודים שגויים גבוהים מדי. מכשירים שלא עברו כיול עלולים לספק אותות אור פנימיים אקראיים, אשר משפיעים על כמות האור המפוזר הקטנה ביותר כבר במדידות עכירות נמוכות, מה שגורם לירידה במהירות התגובה של המכשיר.

פתרונות: להתקין מיכל הסרת בועות (עקרון הכבידה או עקרון הלחץ) , לייעל את תכנון ערוץ הזרימה ולבצע כיול נקודת אפס באופן קבוע באמצעות מים אולטרה-טהורים.

קיימים באתר גם מגוון בעיות אחרות קשות בבדיקת עכירות. ניתן ליצור קשר עם המהנדסים שלנו דרך האתר שלנו לדיון נוסף. אנו מזמינים לקוחות מתחומי תעשייה שונים לספק לנו סקירת מקרים כדי לשפר את המוצרים שלנו ולרחיב את החוויה שלנו ביישום בשטח.

נקודת הכאב 3: מד העכירות מדויק מאוד מיד לאחר הא_calibration, אך לאחר פחות משבוע במים טבעיים/מיחוי, הקריאה מתנודדת וסוטה כלפי מעלה.

מנגנון ההפרעה: הפרעה נפוצה מביו-פילמים במיתרי מים טבעיים ואוקיינוסים, או הפרעה מחברות של סידן ומגנזיום הדבקות במיחוי בעל קשיחות גבוהה. ההפרעה הזו מסתירה בקלות את רכיבי האור שמשדרים ומקבלים, מה שמשפיע על תוצאות הבדיקה.

פתרון: בחרו מדד עכירות עם מברשת ניקוי אוטומטית. סוג זה של מברשת ניקוי סיליקונית הוא עמיד, קל להחלפה ויכול לנקות באופן מחזורי את החלון האופטי לפי הצורך, ובכך מפחית באופן יעיל את הפרעה של סרט ביולוגי. עבור מי שפיכה בעלי קשיחות גבוהה, תדר התיקון חייב להגבה. בחרו מדד עכירות שמאוחסן בחומרים مقاומים לקורוזיה כגון סגסוגת טיטניום (כאן מומלץ מדד עכירות מקוון אוטומטי עם ניקוי עצמי מסוג JIDE WQ3000-turb-Ti מסגסוגת טיטניום, בעל יעילות עלות-תועלת גבוהה). במהלך תחזוקה שוטפת, שטיפת חומצה יכולה להפריך באופן יעיל את תרכובות הסידן והמגנזיום.

נקודת כאב 4: נתוני העכירות מהבחנות מעבדה ונתוני המודד המקוון אינם ניתנים להשוואה, והשגיאה עולה על 10%, מה שמונע מאף צד לסמוך על תוצאות הבדיקה.

מנגנוני הפרעה: עכירות וחלקיקים תלויים הם פרמטרים דינמיים ופעילים ששוקעים בקלות. לכן, רציף לערבב היטב לפני הבדיקה, ומערבל מגנטי עלול להיות הכרחי כדי לשמור על יציבות הבדיקה. בנוסף, בעת כיול של מדדי עכירות מקוונים במעבדה, יש להשתמש בכוס כיול עם חסימת אור שסופקה על ידי היצרן, ו Раствור פורמלין הסטנדרטי יש לבדוק בסביבה חשוכה לחלוטין כדי למנוע הפרעה מאור סביבתי. בחלק מתנאי הפעלה המורכבים, אם נדרש התאמה מדויקת לנתוני הבדיקה במעבדה, והמכשיר אינו מסוגל להתאים את בדיקת раствор הסטנדרטי של המעבדה (עקרון הבדיקה במעבדה עשוי להיות שיטת נורה חמה ולא שיטת אור אינפרא-אדום), ניתן להשתמש בדוגמיות מים אמיתיות לכיול כדי להבטיח שהשוואת התוצאות תעבור את הבדיקה.

איך לבחור חיישן עכירות בעל דיוק גבוה בתנאי פעלה מורכבים במתקני טיהור מי שפכים

בתהליך המורכב של תחנת טיהור מים עירוניים, העכירות מהווה מדד תהליך מרכזי שמשקף באופן ישיר את יעילות הסרת הנוזלים הצבוריות (TSS), את ביצועי השקיעה של החומר המשקע, את ניטור איכות המים הנכנסים, ואת התאם לאילוצים של איכות המים היוצאים. דגימה ובדיקה ידנית אינן מספקות משוב מדויק על תנודות באיכות המים, מה שעלול ליצור סיכון לעקיפת תקני הפליטה. חיישני עכירות בני דיוק נמוך גם הם רגישים לגורמים מרבים של הפרעה, כגון צבע, روֹשְׁמוֹת דביקות, חומרים אורגניים וفقעות אוויר, אשר עלולים לגרום לחוסר יציבות תדיר עם השימוש הארוך, ובמיוחד בתנאי פעולה מורכבים שבהם מידת אי הוודאות עולה באופן משמעותי.

חיישני עכירות בעלי דיוק גבוה, לעומת זאת, מעוצבים על פי עקרונות מוניטורינג מרכזיים ופרטים טכניים שנועדו למחוק הפרעות ולמזער סטיות וטעויות אפשריות בנתונים. סעיף זה משתמש במנתח עכירות/חומר צף של סדרת WQ3000 של JIDE ובמד-עכירות טווח נמוך לתחנות טיפול במים זיהומים 1720E של Hach כדוגמאות.

מנתח עכירות/חומר צף מסדרת WQ3000 של JIDE כולל מקור אור LED באינפרא אדום קרוב באורך גל של 860 ננומטר שמאיר לתוך המים, ללא השפעה על הצבע החום-כתום של מי הصرف או על הצבעון של מי פסולת צביעה, ובכך מימנע את הטעויות המובנות של גילוי באור הנראה.

מודול קליטה פוטואלקטרוני ממוקם בזווית של 90° ביחס לאור הפוגע כדי ללכוד באופן ספציפי את האור המפוזר הצידי שנוצר על ידי חלקיקים צפים וקולואידים במים.

עוצמת האור המפוזר היא פרופורציונלית ליניארית לערפלות המים. שבב זה, באמצעות פיצוי טמפרטורה וסינון אלגוריתמי, ממיר את ערך הערפלות באופן מדויק ליחידות ערפלות סטנדרטיות (NTU).

עיצוב המעגל כולל מערכת ניפוץ כדי למנוע הפרעות מאור הסביבה, מה שמאפשר דיוק זיהוי אולטרא-גבוה בטווח ערפלות נמוך (0–50 NTU), עם רזולוציה של עד 0.01 NTU.

מנתח עכירות נמוכה ה- Hach 1720E פועל בשיטת האור המפוזר בזווית של 90° וכולל מערכת להסרת צורה ולסילוק גזים כדי למחוק ביעילות את ההפרעה שנגרמת על ידיفقעות אוויר במדידות עכירות נמוכה. מכשיר זה תחום מדידה של 0–100 NTU ודقة בעכירות נמוכה של 0.001 NTU, מה שהופך אותו מתאים למערכת מעקב אחר סטנדרטים גבוהים ביותר של מי שתייה והighest הסטנדרטים של שחרור מי רבע. למוצר זה כרגע נתח שוק הגדול ביותר והכרה גבוהה בתעשייה, אך חלק ממאגרי הדגימות בשטח נוטים להתכסות כלקוחות ודורשים תחזוקה תכופה – אלו בעיות שדווחו על ידי התעשייה. עדיין קיימים דרישות מסוימות לאיכות המים באתר.

מדריך להשוואה וביקורת

שיטות מדידה	עקרונות עיקריים	הטבות	חסרונות/הגבלות	מקרי שימוש במתקני טיהור מי רבע
שיטה של פיזור בזווית 90°	תפיסת אור מפוזר בזווית אנכית של 90°	תואם גם טווחי מדידה גבוהים וגם נמוכים, דיוק גבוה במיוחד למדידות עכירות נמוכות	יש לקחת בחשבון את ההשפעה של סקלה או בועות.	ניטור סטנדרטי באיכות המים הנכנסים והיוצאים
שיטת ההעברה	מדידת החשיפה לאור חודר במים	מתאים למדידות עכירות בסיסיות ברמה גבוהה	רגישות נמוכה בטווח העכירות הנמוך, רגיש מאוד להפרעות צבעוניות.	לא מתאים לניטור עדין של מי פליטה
שיטת הפיזור לאחור	לכידת אור מפוזר ברוחב זווית קרוב ל-180°	מתאים במיוחד למדידות בריכוזים אולטרה-גבוהים	ליניאריות לקויה בטווח עכירות נמוך.	מתאים רק לחומר צבירה בריכוז גבוה ולזרם הכניסה