Augstas precizitātes matības sensors notekūdeņu attīrīšanas stacijām

Kādas ir atšķirības starp trim caurspīdīguma rādītājiem notekūdeņu attīrīšanas stacijās? Atšķirība starp duļķainību, SS un caurspīdīgumu

Notiekot notekūdeņu attīrīšanā, bieži tiek minēti trīs skaidrības rādītāji: duļķainība, caurspīdīgums un suspendētās vielas (SS). Tie atspoguļo trīs dažādus skaidrības novērtējuma aspektus: masas koncentrāciju, optiskās īpašības un sajūtu uztveri. Standarta metode suspendēto vielu noteikšanai ir gravimetriskā metode, kas ietver ūdens parauga filtrēšanu caur filtrējošu membrānu ar noteiktu poru izmēru un tās žāvēšanu līdz pastāvīgai masai. Mērvienība ir mg/L. Teorētiski šo masas koncentrācijas rādītāju nevar kontrolēt tiešsaistē, un to ir jāžāvē un jāsver. Uz suspendētajām vielām ietekmi rada smiltis, māle un liela rādiusa mikroorganismi. Duļķainība ir definēta kā gaismas izkliedes pakāpe, ko izraisa suspendētās daļiņas ūdenī. Standarta testa metode ir 90° gaismas izkliedes metode, kas pārbauda suspendēto daļiņu spēju traucēt gaismas izplatīšanos. Mērvienība ir NTU (vai FTU — formalīna duļķainības vienība). Dažādas vielas var ietekmēt duļķainību, piemēram, smiltis, mikroorganismi, aļģes, daļiņveida organiskās vielas un mikropušķi.

Kāpēc 90° izkliedētās gaismas metode ir galvenā risinājuma alternatīva tiešsaistes šķidruma duļķainības mērīšanai?

Šajā metodē gaismas avots izstaro virzītu paralēlu gaismas staru ūdens paraugā. Fotodetektors ir novietots 90° leņķī perpendikulāri ienākošajai gaismas straumei. Kad gaisma nonāk saskarē ar suspendētajām daļiņām ūdens paraugā, tā izkliedējas. Izkliedētā gaisma izplatās visos virzienos, taču fotodetektors reģistrē tikai šķērseniski izkliedētās gaismas intensitāti, pēc kuras aprēķina duļķainības vērtību (šķērseniski izkliedētās gaismas intensitāte ir proporcionāla ūdenī esošo daļiņu koncentrācijai). Tas ir vispopulārākais tiešsaistes duļķainības mērīšanas risinājums, ko izmanto vadošās zīmoli ūdens kvalitātes uzraudzības tirgū, piemēram, E+H, Hach, JIDE un OPTEX.

Dažādu valstu duļķainības ūdens kvalitātes standartu salīdzinājums

Dažādu valstu duļķainības standarti koncentrējas uz trim jomām:

1. Dzeramais ūdens (obligātie standarti, augsti standarti);

2. Virszemes ūdens (klasificēts pēc ūdenstilpju funkcijām, parasti tiek regulēts kopā ar caurspīdīgumu);

3. Rūpnieciskais notekūdens (parasti tiek aprēķināts kā suspendētās vielas).

Šeit ir piemēri standartiem no vadošajām valstīm un reģioniem: ASV Vides aizsardzības aģentūras (EPA) standarts paredz, ka parastā virszemes ūdens, piemēram, upju un ezeru, duļķainība jāievēro robežās no 25 līdz 150 NTU; dzēršanai derīgā ūdens duļķainībai jābūt zem 1 NTU; rūpnieciskajiem notekūdens izvadcaurumiem piemērojamais standarts ir suspendēto vielu (TSS) koncentrācija, kuras kontrolvērtība ir robežās no 30 līdz 100 mg/L.

Ķīnas virszemes ūdens standarti paredz duļķainību zem 25 NTU (V klases ūdens) un zem 10 NTU (III klases ūdens). Pilsētu notekūdens attīrīšanas staciju izvadīšanai piemērojamais augstākais standarts, kas aprēķināts pēc suspendēto vielu (TSS) koncentrācijas, ir zem 10 mg/L, bet izvadīšanai priekšapstrādes tīklā — 50 mg/L; dzēršanai derīgā ūdens izvadcaurumu duļķainības ierobežojums ir 1 NTU.

ES EN ISO 7027 standarts paredz, ka pielietotā ūdens vadlīnija ir zem 4 FNU; parastajiem pilsētu notekūdeņu attīrītāju izvadītajiem ūdeņiem, kuru prasības aprēķinātas pēc TSS, rādītājs ir zem 35 mg/L, bet augstas kvalitātes jutīgiem ūdenstilpēm — zem 15 mg/L; virszemes ūdeņiem nepieciešama sadarbojoša redzamības un duļķainības kontrole, un avota ūdeņiem vispārīgi prasība ir zem 5 NTU.

Kāpēc jūsu duļķainības mērījumi vienmēr ir neprecīzi?

Sāpju punkts 1: Dažu nozaŗu rūpnieciskie notekūdeņi ir krāsoti un tiem raksturīga zema redzamība, piemēram, koksnes destilācijas notekūdeņi, krāsošanas notekūdeņi vai notekūdeņi ar augstu lielu daļiņu koncentrāciju. Tas noved pie nestabiliem duļķainības sensora rādītājiem, kuri svārstās ievērojamā mērā un kopumā ir ievērojami zemāki.

Traucējumu mehānisms: Tradicionālie caurspīdības mērītāji, kas balstīti uz izkliedētās gaismas principu, mēra gaismas signāla intensitāti, kas atgriežas pie detektora. Ja ūdens ir krāsots, daļa izkliedētās gaismas tiks absorbēta agrīnā stadijā, kas vājinās gaismas signālu, ko saņem detektors, un rezultātā iegūst zemāku mērījuma vērtību. Lieli suspendētie daļiņas arī var izraisīt rādījumu svārstības, kad tās pārvietojas caur gaismas staru ceļu.

Risinājums: Caurspīdības mērītāji, kas balstīti uz 860 nm infrasarkano gaismu, efektīvi novērš traucējumus no krāsas. Vienlaikus jākonfigurē algoritms, izmantojot attiecības mērīšanas metodi, lai pielāgotu gaismas signāla kompensācijas algoritmu un novērstu kļūdas, ko izraisa lielu daļiņu kustība un krāsa. Pašlaik galvenie modeļi, kas izmanto šo risinājumu, ir HACH TSS-Sc, E+H CUS51D Turbimax un JIDE WQ3000-TSS/Turb.

Sāpju punkts 2: Uzlabotās notekūdeņu attīrīšanas procesos, piemēram, membrānu apstrādē, MBR, pretplūsmas iztvaicēšanas iespējamo ūdeni vai otrās nogulsnēšanas tvertnes apstrādē, kad izplūdes ūdens ir ļoti skaidrs (parasti miglainība ir mazāka par 1 NTU), miglainības mērītāja reakcijas ātrums samazinās vai rādījums pēkšņi strauji palielinās, kad ūdens paraugs ir stabils.

Traucējumu mehānisms: Putu ietekme. Nesabalansētu plūsmas ātrumu radītās putas būtiski traucē miglainības mērījumus zemā miglainības līmenī, kas noved pie nepareizi augstiem testa rezultātiem. Neiekalibrēti instrumenti var radīt haotiskus iekšējos gaismas signālus, kuri ietekmē jau ļoti nelielo izkliedētās gaismas daudzumu zemas miglainības mērījumu laikā, tādējādi samazinot iekārtas reakcijas ātrumu.

Risinājumi: Instalēt putu novēršanas plūsmas tvertni (gravitācijas vai spiediena principā) , optimizēt plūsmas kanāla konstrukciju un regulāri veikt nulles punkta kalibrēšanu, izmantojot ultratīru ūdeni.

Vietā pastāv arī vairākas citas sarežģītas turbiditātes testēšanas problēmas. Par papildu apspriedi varat sazināties ar mūsu inženieriem caur mūsu vietni. Mēs aicinām klientus no dažādām nozarēm sniegt mums piemērus, lai uzlabotu mūsu produktus un paplašinātu mūsu pieredzi vietējo lietojumu jomā.

Sāpīgais punkts 3: Turbiditātes mērītājs ir ļoti precīzs tūlīt pēc kalibrēšanas, taču pēc mazāk nekā nedēļas dabiskā ūdenī/notekūdenī rādījumi svārstās un palielinās.

Traucējumu mehānisms: Biotās un okeānos parasti rodami bioplēvi, vai arī kalcija un magnija savienojumu izraisīti traucējumi notekūdeņos ar augstu cietību. Šie traucējumi viegli paslēpj gaismas signālus, kas tiek pārraidīti un uztverti, ietekmējot testa rezultātus.

Risinājums: Izvēlieties turbiditātes mērītāju ar automātisku tīrīšanas suku. Šāda silikona tīrīšanas sukā ir izturīga, viegli nomaināma un periodiski var notīrīt optisko logu pēc vajadzības, efektīvi samazinot bioplēves ietekmi. Uzliesmojošās notekūdens ar augstu cietību gadījumā apkopes biežumu jāpalielina. Izvēlieties turbiditātes mērītāju, kas ievietots korozijai izturīgos materiālos, piemēram, titāna sakausējumā (šeit ieteicams ļoti izdevīgais tiešsaistes turbiditātes analizators JIDE WQ3000-turb-Ti ar titāna sakausējuma automātiskās tīrīšanas funkciju). Ikdienas apkopē skābes mazgāšana efektīvi izšķīdina kalcija un magnija savienojumus.

Sāpju punkts 4: Laboratorijas testu turbiditātes dati un tiešsaistes analizatora dati nav salīdzināmi, kļūda pārsniedz 10 %, tāpēc neviena no pusēm nevar uzticēties testa rezultātiem.

Traucējumu mehānismi: Matība un suspendētās vielas ir dinamiski un aktīvi parametri, kas viegli nosēžas. Tāpēc pirms testēšanas ir būtiski rūpīgi sakratīt paraugu, un, lai nodrošinātu testa stabilitāti, var būt nepieciešams magnētiskais maisītājs. Turklāt, kalibrējot tiešsaistes matības analizatorus laboratorijā, jāizmanto ražotāja sniegta gaismas aizsargkastīte, un standarta formalīna šķīdumu jātestē pilnīgi tumšā vidē, lai izvairītos no apkājējās gaismas ietekmes. Dažos sarežģītos ekspluatācijas apstākļos, ja nepieciešama precīza atbilstība laboratorijas testu datiem un instruments nevar atbilst laboratorijas standarta šķīduma testēšanai (laboratorijas testēšanas princips var būt kvēlspuldzes metode, nevis infrasarkanās gaismas metode), kalibrēšanai var izmantot faktiskus ūdens paraugus, lai nodrošinātu, ka salīdzinājuma rezultāti iztur testu.

Kā izvēlēties augstas precizitātes matības sensoru sarežģītos ekspluatācijas apstākļos notekūdeņu attīrīšanas stacijās

Visā rūpnieciskā notekūdeņu attīrīšanas stacijas procesu sistēmā matība ir galvenais procesa rādītājs, kas tieši atspoguļo kopējo suspendēto vielu (TSS) noņemšanas efektivitāti, dubļu nosēdīšanās īpašības, ieejošā ūdens kvalitātes uzraudzību un to, vai izplūstošā ūdens kvalitāte atbilst noteiktajiem standartiem. Manuālā paraugu ņemšana un testēšana nevar nodrošināt precīzu atsauksmi par ūdens kvalitātes svārstībām, radot risku pārsniegt izvadīšanas standartus. Zemas precizitātes matības sensori arī ir jutīgi pret dažādiem traucējumu faktoriem, piemēram, krāsu, lipīgiem nogulšņiem, organiskām vielām un gaisa burbuļiem, kas ilgtermiņā var izraisīt biežu nestabilitāti, īpaši sarežģītos ekspluatācijas apstākļos, kad nenoteiktība ievērojami pieaug.

No otras puses precīzās matības sensori, savukārt, ir izstrādāti, balstoties uz galvenajām uzraudzības principiem un tehniskajām detaļām, kuru mērķis ir novērst traucējumus un samazināt iespējamās datu nobīdes un kļūdas. Šajā sadaļā kā piemērus tiek izmantoti JIDE WQ3000 sērijas matības/suspendēto vielu analizatori un Hach 1720E notekūdeņu attīrīšanas stacijas standarta zemā diapazona matības mērītājs.

JIDE WQ3000 sērijas matības/suspendēto vielu analizators izmanto 860 nm tuvās infrasarkanās gaismas LED avotu, kas staro ūdenī un nav ietekmēts notekūdeņu dzeltenīgi brūnajā krāsā vai krāsošanas notekūdeņu krāsainībā, tādējādi izvairoties no redzamās gaismas detekcijas raksturīgajām kļūdām.

Fotoelektriskais uztvērēja modulis ir novietots 90° leņķī perpendikulāri iekrītošajai gaismai, lai speciāli uztvertu suspendēto vielu un koloido daļiņu ūdenī radīto šķērsu izkliedēto gaismu.

Izkliedētās gaismas intensitāte ir lineāri proporcionāla ūdens duļķainībai. Mikroshēma, izmantojot temperatūras kompensāciju un algoritmu filtrēšanu, precīzi pārveido duļķainību par NTU standarta duļķainības vienībām.

Shēmas dizains ietver izolācijas sistēmu, lai novērstu apkājējās gaismas traucējumus, sasniedzot ārkārtīgi augstu detekcijas precizitāti zemā duļķainības diapazonā (0–50 NTU), ar izšķirtspēju līdz pat 0,01 NTU.

Hach 1720E zema duļķainības analizators darbojas, izmantojot 90° izkliedētās gaismas metodi, un ietver putu noņemšanas un gāzu izvadīšanas sistēmu, lai efektīvi novērstu gaisa burbuļu ietekmi zemā diapazona duļķainības mērīšanā. Šī ierīce ir paredzēta mērījumiem diapazonā no 0 līdz 100 NTU un nodrošina zemas duļķainības mērījumu precizitāti 0,001 NTU, tādējādi to padarot piemērotu ļoti augstu dzeramā ūdens kvalitātes standartu un augstāko notekūdeņu izlaišanas standartu uzraudzībai. Šim produktam pašlaik ir lielākā tirgus daļa un augsta atpazīstamība nozares vidū, taču daži laukā izmantotie paraugu trauki ir pakļauti nobrūsmei un prasa biežu apkopi — šīs problēmas ir ziņotas no nozares. Ierīce joprojām ir noteiktā veidā atkarīga no vietējā ūdens kvalitātes.

Salīdzināšanas un izvēles vadlīnijas

Mērīšanas metodes	Galvenie principi	Priekšrocības	Trūkumi/ierobežojumi	Notekūdeņu apstrādes staciju pielietojuma scenāriji
90° izkliedēšanas metode	90° vertikālās sānu izkliedētās gaismas uztveršana	Saderīgs gan augstiem, gan zemiem mērījumu diapazoniem, ļoti augsta precizitāte zemu daļiņu koncentrāciju mērīšanai	Jāņem vērā mēroga/pūslīšu ietekme.	Standarta uzraudzība ieejošās un izejošās ūdens kvalitātei
Pārnesummetode	Mērot gaismas caurlaidības samazināšanos ūdenī	Piemērots pamatmērījumiem augstām daļiņu koncentrācijām	Zema jutība zemā daļiņu koncentrāciju diapazonā, ļoti uzņēmīgs pret krāsu ietekmi.	Nav piemērots izplūdes ūdens precīzai uzraudzībai
Atpakaļizkliedes metode	Uztverot aptuveni 180° plašleņķa izkliedēto gaismu	Ļoti piemērots ārkārtīgi augstām koncentrācijām	Zema lineārums zemās daļiņu koncentrācijas diapazonā.	Piemērots tikai augstas koncentrācijas dūņām un ieejošajam ūdenim