Sensor kekeruhan berketepatan tinggi untuk loji rawatan air sisa

Apakah perbezaan antara tiga penunjuk ketelusan dalam loji rawatan air sisa? Membezakan antara kekeruhan, pepejal terampai (SS), dan ketelusan

Dalam loji rawatan air sisa, tiga penunjuk kejernihan kerap disebut: kekeruhan, kejernihan (transparansi), dan pepejal terampai (SS). Ketiganya mewakili tiga dimensi berbeza dalam penilaian kejernihan: kepekatan jisim, sifat optik, dan persepsi deria. Kaedah ujian piawai untuk pepejal terampai ialah kaedah gravimetri, yang melibatkan pemaluan sampel air melalui membran penapis dengan liang tertentu dan pengeringannya hingga mencapai berat malar. Unit pengukuran ialah mg/L. Secara teorinya, penunjuk kepekatan jisim ini tidak boleh dipantau secara dalam talian dan mesti dikeringkan serta ditimbang. Bahan-bahan yang mempengaruhi pepejal terampai termasuk lumpur, tanah liat, dan mikroorganisma berjejari besar. Kekeruhan ditakrifkan sebagai darjah pencaran cahaya oleh zarah-zarah terampai dalam air. Kaedah ujian piawai ialah kaedah pencaran cahaya pada sudut 90°, yang menguji keupayaan zarah-zarah terampai mengganggu perambatan cahaya. Unitnya ialah NTU (atau FTU, unit kekeruhan formaldehid). Ramai bahan mempengaruhi kekeruhan, seperti lumpur, mikroorganisma, alga, bahan organik berzarah, dan gelembung mikro.

Mengapa Kaedah Cahaya Tersebar 90° merupakan Penyelesaian Utama untuk Pengujian Keturbidan Secara Dalam Talian?

Kaedah ini melibatkan pemancaran satu alur cahaya selari berarah ke dalam sampel air daripada sumber cahaya. Satu fotodetektor diletakkan pada sudut 90° berserenjang terhadap cahaya tuju. Apabila cahaya mengenai zarah terampai dalam sampel air, cahaya tersebut tersebar. Cahaya tersebar bergerak ke semua arah, tetapi fotodetektor hanya mengumpul keamatan cahaya tersebar melintang, daripada mana nilai keturbidan dikira (keamatan cahaya tersebar melintang berkadar langsung dengan jumlah jisim zarah dalam air). Ini merupakan penyelesaian pengujian keturbidan secara dalam talian yang paling utama, digunakan oleh jenama-jenama terkemuka dalam pasaran pemantauan kualiti air seperti E+H, Hach, JIDE, dan OPTEX.

Perbandingan Piawaian Kualiti Air Keturbidan di Pelbagai Negara

Piawaian keturbidan di pelbagai negara memberi tumpuan kepada tiga bidang:

1. Air minuman (piawaian wajib, piawaian tinggi);

2. Air permukaan (dikelaskan mengikut fungsi badan air, biasanya dikawal selia bersama-sama dengan kejernihan);

3. Air sisa perindustrian (biasanya dikira sebagai pepejal terampai).

Berikut adalah contoh piawaian daripada negara-negara dan wilayah utama: Piawaian US EPA menetapkan bahawa kekeruhan air permukaan biasa seperti sungai dan tasik harus dikawal dalam julat 25–150 NTU; kekeruhan air minuman harus di bawah 1 NTU; piawaian untuk saluran pembuangan perindustrian adalah pepejal terampai (TSS), dengan nilai kawalan antara 30–100 mg/L.

Piawaian air permukaan China menetapkan kekeruhan di bawah 25 NTU (air Kelas V) dan di bawah 10 NTU (air Kelas III). Bagi pelepasan daripada loji rawatan air sisa bandar, pengiraan dibuat berdasarkan TSS, dengan piawaian pelepasan tertinggi di bawah 10 mg/L, dan had pelepasan ke dalam rangkaian pra-rawatan adalah 50 mg/L; had kekeruhan untuk saluran keluar air minuman adalah 1 NTU.

Sistem EU EN ISO 7027 menetapkan had panduan untuk air yang digunakan di bawah 4 FNU; keperluan untuk efluen konvensional daripada loji rawatan air sisa bandar, yang dikira berdasarkan TSS, adalah di bawah 35 mg/L, dan untuk badan air sensitif berstandard tinggi, ia adalah di bawah 15 mg/L; air permukaan memerlukan kawalan terkoordinasi bagi kejernihan dan kekeruhan, manakala keperluan untuk air sumber secara umumnya adalah di bawah 5 NTU.

Mengapa Pengukuran Kekeruhan Anda Sentiasa Tidak Tepat?

Titik Masalah 1: Air sisa industri daripada sesetengah industri berwarna dan mempunyai kejernihan rendah, seperti air sisa kokas, air sisa pencelupan, atau air sisa yang mengandungi tahap zarah besar yang tinggi. Keadaan ini menyebabkan bacaan sensor kekeruhan menjadi tidak stabil, dengan fluktuasi yang ketara dan bacaan keseluruhan yang jauh lebih rendah.

Mekanisme Gangguan: Turbidimeter tradisional yang berdasarkan prinsip cahaya terserak mengukur keamatan isyarat cahaya yang kembali ke pengesan. Jika air berwarna, sebahagian cahaya terserak akan diserap lebih awal, melemahkan isyarat cahaya yang diterima oleh pengesan dan menghasilkan nilai pengukuran yang lebih rendah. Zarah terampung yang besar juga boleh menyebabkan ayunan bacaan apabila ia melalui laluan transmisi cahaya.

Penyelesaian: Turbidimeter yang berdasarkan cahaya inframerah 860 nm secara berkesan mengelak gangguan daripada warna. Serentak itu, suatu algoritma perlu dikonfigurasikan dengan menggunakan kaedah pengukuran nisbah untuk menyesuaikan algoritma pemampasan isyarat cahaya bagi menghilangkan ralat yang disebabkan oleh pergerakan zarah besar dan warna. Pada masa ini, model utama yang menggunakan penyelesaian ini termasuk HACH TSS-Sc, CUS51D Turbimax daripada E+H, dan WQ3000-TSS/Turb daripada JIDE.

Titik Masalah 2: Dalam proses rawatan air sisa lanjutan, seperti rawatan membran, sistem bioreaktor membran (MBR), air suapan osmosis songsang, atau rawatan tangki pemendapan sekunder, apabila efluen sangat jernih (biasanya kekeruhan kurang daripada 1 NTU), kelajuan tindak balas meter kekeruhan berkurangan, atau bacaan meningkat secara tiba-tiba walaupun sampel air stabil.

Mekanisme Gangguan: Gangguan gelembung. Gelembung yang terbentuk akibat kadar aliran tidak stabil memberikan gangguan ketara terhadap pengukuran kekeruhan pada tahap kekeruhan rendah, menyebabkan nilai ujian yang salah secara tinggi. Alat ukur yang tidak dikalibrasi boleh menghasilkan isyarat cahaya dalaman yang tidak teratur, yang seterusnya mempengaruhi jumlah cahaya terserak yang sudah sangat kecil semasa pengukuran kekeruhan rendah, dan akhirnya mengurangkan kelajuan tindak balas peralatan.

Penyelesaian: Pasang sebuah tangki alir penghilang buih (berdasarkan prinsip graviti atau penebatan tekanan) , optimumkan rekabentuk saluran aliran, dan lakukan kalibrasi titik sifar secara berkala menggunakan air ultra tulen.

Banyak lagi isu cabaran dalam ujian kekeruhan yang wujud di tapak. Anda boleh menghubungi jurutera kami melalui laman web kami untuk perbincangan lanjut. Kami mengalu-alukan pelanggan dari pelbagai industri untuk memberikan kajian kes kepada kami bagi memperbaiki produk kami dan memperluas pengalaman aplikasi di tapak.

Titik Masalah 3: Meter kekeruhan sangat tepat segera selepas penentukalaan, tetapi selepas kurang daripada seminggu dalam air semula jadi/air sisa, bacaan menjadi tidak stabil dan berubah ke arah meningkat.

Mekanisme Gangguan: Gangguan biasa akibat biofilm dalam badan air semula jadi dan lautan, atau gangguan akibat sebatian kalsium dan magnesium yang melekat pada kekerasan tinggi air sisa. Gangguan ini mudah menyelubungi komponen pemancar dan penerima isyarat cahaya, seterusnya mempengaruhi keputusan ujian.

Penyelesaian: Pilih meter kekeruhan dengan berus pembersih automatik. Jenis berus pembersih silikon ini tahan lama, mudah digantikan, dan boleh membersihkan tingkap optik secara berkala mengikut keperluan, secara berkesan mengurangkan gangguan biofilm. Bagi air sisa dengan ketegaran tinggi, frekuensi penyelenggaraan mesti ditingkatkan. Pilih meter kekeruhan yang dibungkus dalam bahan tahan kakisan seperti aloi titanium (di sini, disyorkan penggunaan analisis kekeruhan dalam talian JIDE WQ3000-turb-Ti versi automatik dengan berus pembersih berbahan aloi titanium yang sangat berkesan dari segi kos). Semasa penyelenggaraan rutin, pencucian asid boleh secara berkesan melarutkan sebatian kalsium dan magnesium.

Titik Masalah 4: Data kekeruhan daripada ujian makmal dan data daripada penganalisis dalam talian tidak dapat dibandingkan, dengan ralat melebihi 10%, sehingga kedua-dua pihak tidak dapat mempercayai keputusan ujian.

Mekanisme Gangguan: Kekeruhan dan pepejal terampai adalah parameter dinamik dan aktif yang mudah mendapan. Oleh itu, penggoncangan yang teliti adalah penting sebelum ujian dijalankan, dan pengacau magnetik mungkin diperlukan untuk mengekalkan kestabilan ujian. Selain itu, semasa mengkalibrasi analisis kekeruhan dalam talian di makmal, bekas kalibrasi berpelindung cahaya yang dibekalkan oleh pengilang harus digunakan, dan larutan formalin piawai harus diuji dalam persekitaran gelap sepenuhnya untuk mengelakkan gangguan cahaya persekitaran. Dalam beberapa keadaan operasi yang kompleks, jika konsistensi tepat dengan data ujian makmal diperlukan dan instrumen tidak dapat mencapai keputusan ujian larutan piawai makmal (prinsip ujian makmal mungkin menggunakan kaedah lampu pijar dan bukan kaedah cahaya inframerah), sampel air sebenar boleh digunakan untuk kalibrasi bagi memastikan keputusan perbandingan lulus ujian.

Bagaimana Memilih Sensor Kekeruhan Berketepatan Tinggi di Bawah Keadaan Operasi Kompleks di Loji Rawatan Air Sisa

Dalam keseluruhan sistem proses loji rawatan air sisa perindustrian, kekeruhan merupakan penunjuk proses utama yang secara langsung mencerminkan kesan penyingkiran pepejal terampai jumlah (TSS), prestasi pemendapan lumpur, pemantauan kualiti air masuk, dan sama ada kualiti air keluar memenuhi piawaian. Pengambilan sampel dan ujian secara manual tidak dapat memberikan maklum balas yang tepat mengenai fluktuasi kualiti air, sehingga menimbulkan risiko melanggar piawaian pembuangan. Sensor kekeruhan berketepatan rendah juga mudah terganggu oleh pelbagai faktor gangguan, seperti warna, enapan likat, bahan organik, dan gelembung udara, yang berpotensi menyebabkan ketidakstabilan kerap dalam penggunaan jangka panjang, terutamanya dalam keadaan operasi kompleks di mana ketidakpastian meningkat secara ketara.

Sementara itu, sensor kekeruhan berketepatan tinggi direka dengan prinsip pemantauan utama dan butiran teknikal yang bertujuan menghilangkan gangguan serta mengurangkan kemungkinan anjakan data dan ralat. Bahagian ini menggunakan penganalisis kekeruhan/pepejal terampai siri WQ3000 oleh JIDE dan meter kekeruhan julat rendah piawaian loji rawatan air sisa 1720E oleh Hach sebagai contoh.

Penganalisis kekeruhan/pepejal terampai siri JIDE WQ3000 menggunakan sumber cahaya LED inframerah hampir pada panjang gelombang 860 nm yang dipancarkan ke dalam air, tanpa terjejas oleh warna kekuningan-coklat air sisa atau kromatisiti air sisa dari proses pewarnaan, seterusnya mengelakkan ralat semula jadi dalam pengesanan cahaya kelihatan.

Modul penerima fotolistrik diletakkan secara berserenjang pada sudut 90° terhadap cahaya tuju untuk menangkap secara khusus cahaya terserak sisi yang dihasilkan oleh pepejal terampai dan zarah koloid dalam air.

Keamatan cahaya yang terserak adalah berkadar langsung dengan kekeruhan air. Cip ini, melalui pemampasan suhu dan penapisan algoritma, menukar kekeruhan secara tepat kepada unit kekeruhan piawai NTU.

Reka bentuk litar ini memasukkan sistem pengasingan untuk mengelakkan gangguan daripada cahaya persekitaran, mencapai ketepatan pengesanan yang sangat tinggi dalam julat kekeruhan rendah (0–50 NTU), dengan resolusi sehingga 0.01 NTU.

Analisis kekeruhan rendah Hach 1720E beroperasi berdasarkan kaedah cahaya terserak pada sudut 90° dan dilengkapi dengan sistem penghilang buih serta penghilang gas untuk mengelakkan gangguan gelembung udara dalam ujian kekeruhan pada julat rendah. Peranti ini mempunyai julat pengukuran 0–100 NTU dan ketepatan kekeruhan rendah sebanyak 0.001 NTU, menjadikannya sesuai untuk memantau piawaian air minum yang sangat tinggi serta piawaian tertinggi bagi pembuangan efluen. Produk ini kini mempunyai pangsa pasaran terbesar dan pengiktirafan tinggi dalam industri, namun beberapa tangki sampel di tapak tertentu cenderung membentuk kerak dan memerlukan penyelenggaraan kerap—isu-isi yang dilaporkan oleh industri. Peranti ini masih mempunyai keperluan tertentu terhadap kualiti air di tapak.

Panduan Perbandingan dan Pemilihan

Kaedah pengukuran	Prinsip Inti	Kelebihan	Kekurangan/Had	Skenario aplikasi di loji rawatan air sisa
kaedah serakan pada sudut 90°	Menangkap cahaya terserak sisi tegak pada sudut 90°	Sesuai dengan julat pengukuran tinggi dan rendah, ketepatan yang sangat tinggi untuk pengukuran kekeruhan rendah	Interferens skala/gelembung mesti dipertimbangkan.	Pemantauan piawai kualiti air masuk dan keluar
Kaedah pemindahan	Mengukur pelembapan cahaya yang menembusi air	Sesuai untuk pengukuran kekeruhan tinggi asas	Kepekaan rendah dalam julat kekeruhan rendah, sangat sensitif terhadap gangguan warna.	Tidak sesuai untuk pemantauan halus efluen
Kaedah pantulan balik	Menangkap cahaya terserak sudut lebar hampir 180°	Sangat sesuai untuk pengukuran kepekatan ultra-tinggi	Ketidaklinearan yang buruk dalam julat kekeruhan rendah.	Hanya sesuai untuk lumpur berkepekatan tinggi dan aliran masuk