Atıksu Arıtma Tesisleri İçin Yüksek Doğruluklu Bulanıklık Sensörü

Atıksu arıtma tesislerindeki üç berraklık göstergesi arasındaki farklar nelerdir? Bulanıklık, askıda katı madde (SS) ve şeffaflık arasındaki farkların belirlenmesi

Atıksu arıtma tesislerinde sıklıkla bahsedilen üç berraklık göstergesi vardır: bulanıklık, şeffaflık ve askıda katılar (SS). Bunlar, berraklık değerlendirmesinin üç farklı boyutunu temsil eder: kütle konsantrasyonu, optik özellikler ve duyusal algı. Askıda katıların standart test yöntemi gravimetrik yöntemdir; bu yöntem, su örneğinin belirli gözenekli bir filtre membranından geçirilmesini ve ardından sabit ağırlığa gelinceye kadar kurutulmasını içerir. Ölçüm birimi mg/L'dir. Teorik olarak bu kütle konsantrasyonu göstergesi çevrimiçi izlenemez ve kurutulup tartılmalıdır. Askıda katıları etkileyen maddeler arasında çakıl, kil ve büyük çaplı mikroorganizmalar yer alır. Bulanıklık, sudaki askıda parçacıklar tarafından ışığın saçılmaya uğratılma derecesi olarak tanımlanır. Standart test yöntemi 90° saçılma ışığı yöntemidir; bu yöntem, askıda parçacıkların ışık yayılımını engelleme yeteneğini test eder. Birimi NTU (veya FTU, formalin bulanıklık birimi)’dir. Bulanıklığı etkileyen birçok madde vardır; bunlar arasında çakıl, mikroorganizmalar, algler, partikül organik madde ve mikrobublolar yer alır.

Neden 90° Saçılma Işığı Yöntemi, Çevrimiçi Bulanıklık Testleri İçin Yaygın Çözümdür?

Bu yöntem, bir ışık kaynağından su örneğine yönlendirilmiş paralel bir ışın demeti göndermeyi içerir. Bir fotodetektör, gelen ışığa dik olarak 90° açıda yerleştirilir. Işık, su örneğindeki askıda kalan partiküllere çarptığında saçılır. Saçılan ışık tüm yönlerde yayılır; ancak fotodetektör yalnızca yanal saçılma ışığının şiddetini toplar ve bu değerden bulanıklık değeri hesaplanır (yanal saçılma ışığının şiddeti, suda bulunan partikül miktarıyla orantılıdır). Bu, su kalitesi izleme pazarında E+H, Hach, JIDE ve OPTEX gibi önde gelen markalar tarafından kullanılan en yaygın çevrimiçi bulanıklık testi çözümüdür.

Çeşitli Ülkelerdeki Bulanıklık Su Kalitesi Standartlarının Karşılaştırılması

Çeşitli ülkelerdeki bulanıklık standartları üç alanı odaklanır:

1. İçme suyu (zorunlu standartlar, yüksek standartlar);

2. Yüzey suyu (su gövdesi işlevine göre sınıflandırılır; genellikle şeffaflıkla birlikte yönetilir);

3. Endüstriyel atık su (genellikle askıda katı maddeler olarak hesaplanır).

Büyük ülkeler ve bölgelerden standartlara örnekler aşağıda verilmiştir: ABD Çevre Koruma Ajansı (EPA) standardı, nehirler ve göller gibi sıradan yüzey sularının bulanıklığının 25-150 NTU arasında tutulmasını öngörür; içme suyu bulanıklığı 1 NTU’nun altında olmalıdır; endüstriyel deşarj çıkışları için standart askıda toplam katı madde (TSS)’dir ve kontrol değeri 30-100 mg/L arasındadır.

Çin’in yüzey suyu standartları, V. sınıf su için bulanıklığın 25 NTU’nun altında, III. sınıf su için ise 10 NTU’nun altında olmasını öngörür. Şehir atık su arıtma tesisleri deşarjları için TSS’ye göre hesaplanan en yüksek deşarj standardı 10 mg/L’nin altındadır; ön işlem ağlarına deşarj için sınır değeri 50 mg/L’dir; içme suyu çıkışları için bulanıklık sınırı 1 NTU’dur.

AB EN ISO 7027 sistemi, uygulanan su için kılavuz sınır değerinin 4 FNU'nun altında olmasını öngörür; şehirsel atıksu arıtma tesislerinden çıkan geleneksel arıtma suyu için katı madde miktarına (TSS) göre belirlenen gereklilik 35 mg/L'nin altındadır ve yüksek standartlı hassas su ortamları için bu değer 15 mg/L'nin altındadır; yüzey suyu için şeffaflık ve bulanıklık birlikte kontrol edilmelidir ve kaynak suyu için genel gereklilik 5 NTU'nun altındadır.

Bulanıklık Ölçümleriniz Neden Her Zaman Doğru Değil?

Ağrı Noktası 1: Bazı endüstrilerden kaynaklanan endüstriyel atıksular renkli olup şeffaflığı düşüktür; bunlara tipik olarak kok kömürü atıksuları, boyama atıksuları veya büyük partikül içeriği yüksek atıksular örnek verilebilir. Bu durum, bulanıklık sensörü okumalarının kararsız olmasına, önemli dalgalanmalara neden olmasına ve genel olarak okuma değerlerinin belirgin şekilde düşük çıkmasına yol açar.

Girişim Mekanizması: Saçılan ışık ilkesine dayanan geleneksel bulanıklık ölçerler, dedektöre geri dönen ışık sinyalinin yoğunluğunu ölçer. Eğer su renkliyse, saçılan ışığın bir kısmı önceden emilir ve bu da dedektör tarafından alınan ışık sinyalini zayıflatır; sonuç olarak daha düşük bir ölçüm değeri elde edilir. Büyük askıda katı parçacıklar da ışık iletim yolu boyunca geçerken okumalarda dalgalanmalara neden olabilir.

Çözüm: 860 nm kızılötesi ışık kullanan bulanıklık ölçerler, renkten kaynaklanan girişimi etkili bir şekilde önler. Aynı zamanda, büyük parçacıkların hareketi ve renkten kaynaklanan hataları ortadan kaldırmak için ışık sinyali kompanzasyon algoritmasını ayarlayan bir oran ölçüm yöntemi kullanan bir algoritma yapılandırılması gerekir. Şu anda bu çözümü kullanan başlıca modeller şunlardır: HACH TSS-Sc, E+H CUS51D Turbimax ve JIDE WQ3000-TSS/Turb.

Ağrı Noktası 2: Membran arıtma, MBR, ters ozmoz besleme suyu veya ikincil çökeltme havuzu gibi gelişmiş atık su arıtma süreçlerinde, çıkış suyu çok berrak olduğunda (genellikle bulanıklık 1 NTU'dan daha az), bulanıklık ölçerinin tepki süresi azalır veya su örneği sabitken okuma değerinde aniden keskin bir artış gözlenir.

Girişim Mekanizması: Kabarcık girişimi. Akış hızının kararsız olması sonucu oluşan kabarcıklar, düşük bulanıklık seviyelerinde bulanıklık ölçümlerini önemli ölçüde bozar ve yanlışlıkla yüksek test değerlerine neden olur. Kalibre edilmemiş cihazlar, kaotik iç ışık sinyalleri oluşturarak zaten çok küçük olan saçılan ışığın düşük bulanıklık ölçümlerindeki miktarını etkiler; bu da cihazın tepki süresinin azalmasına yol açar.

Çözümler: Bir köpük giderici akış tankı (yerçekimi veya basınçlandırma ilkesi) , akış kanalı tasarımının optimize edilmesi ve ultra saf su kullanılarak düzenli sıfır noktası kalibrasyonunun yapılması.

Alanında birçok başka zorlu bulanıklık testi sorunu da mevcuttur. Daha fazla tartışma için mühendislerimizle web sitemiz aracılığıyla iletişime geçebilirsiniz. Ürünlerimizi geliştirmek ve saha uygulama deneyimimizi genişletmek amacıyla, çeşitli sektörlerden müşterilerimizin bize vaka çalışmaları sağlamasını memnuniyetle karşılarız.

Sorun Noktası 3: Bulanıklık ölçer, kalibrasyondan hemen sonra oldukça yüksek doğrulukta ölçüm yapar; ancak doğal su veya atık su ortamında bir haftadan kısa bir süre içinde ölçümler dalgalanır ve yukarı doğru kayar.

Girişim Mekanizması: Doğal su kütleleri ve okyanuslarda yaygın olarak görülen biyofilmlerden veya yüksek sertliğe sahip atık sularda kalsiyum ve magnezyum bileşiklerinin oluşturduğu girişim. Bu girişim, ışık sinyalinin iletim ve alım bileşenlerini kolayca gizleyerek test sonuçlarını etkiler.

Çözüm: Otomatik temizleme fırçası olan bir bulanıklık ölçer seçin. Bu tür silikon temizleme fırçaları dayanıklı, değiştirilmesi kolaydır ve optik pencereyi gerektiğinde periyodik olarak temizleyebilir; böylece biyofilm etkisini etkili bir şekilde azaltır. Yüksek sertliğe sahip atık su için bakım sıklığı artırılmalıdır. Titan alaşımlı gibi korozyona dayanıklı malzemelerle kaplanmış bir bulanıklık ölçer seçin (burada oldukça maliyet-verimli JIDE WQ3000-turb-Ti titan alaşımlı otomatik temizleme versiyonlu çevrimiçi bulanıklık analizörü önerilir). Rutin bakımı sırasında asit yıkama işlemi, kalsiyum ve magnezyum bileşiklerini etkili bir şekilde çözebilir.

Ağrı Noktası 4: Laboratuvar testlerinden elde edilen bulanıklık verileri ile çevrimiçi analizörden alınan veriler karşılaştırılamaz; hata oranı %10’dan fazladır ve bu nedenle her iki taraf da test sonuçlarına güvenemez.

Girişim Mekanizmaları: Bulanıklık ve askıda katılar, kolayca çöken dinamik ve aktif parametrelerdir. Bu nedenle test öncesinde kapsamlı bir çalkalama zorunludur ve testin kararlılığını sağlamak için manyetik karıştırıcı kullanılması gerekebilir. Ayrıca, çevrimiçi bulanıklık analizörlerini laboratuvar ortamında kalibre ederken üretici tarafından sağlanan ışık geçirmez kalibrasyon kabı kullanılmalı ve standart formalin çözeltisi tamamen karanlık bir ortamda test edilmelidir; böylece ortam ışığından kaynaklanan girişimler önlenir. Bazı karmaşık işletme koşullarında, laboratuvar test verileriyle tam tutarlılık sağlanmak istendiğinde ve cihaz laboratuvarın standart çözelti testiyle eşleşemiyorsa (laboratuvar test prensibi, kızılötesi ışık yöntemi yerine akkor lamba yöntemi olabilir), karşılaştırma sonuçlarının testi geçmesini sağlamak amacıyla gerçek su örnekleri ile kalibrasyon yapılabilir.

Atıksu Arıtma Tesislerinde Karmaşık İşletme Koşulları Altında Yüksek Hassasiyetli Bir Bulanıklık Sensörü Nasıl Seçilir

Endüstriyel atıksu arıtma tesisi süreci sisteminin tamamında bulanıklık, toplam askıda katı madde (TSS) giderim etkisini, çamur çökelme performansını, giriş suyu kalitesinin izlenmesini ve çıkış suyu kalitesinin standartlara uyup uymadığını doğrudan yansıtan temel bir süreç göstergesidir. Elle örnek alınması ve test edilmesi, su kalitesindeki dalgalanmalar hakkında doğru geri bildirim sağlayamaz ve deşarj standartlarının aşılma riski oluşturur. Düşük hassasiyetli bulanıklık sensörleri de renk, yapışkan tortular, organik maddeler ve hava kabarcıkları gibi çeşitli etkenlerden kolayca etkilenir; bu durum özellikle karmaşık işletme koşullarında belirsizliğin önemli ölçüde arttığı uzun süreli kullanım süresince sık sık kararsızlıklara neden olabilir.

Öte yandan yüksek hassasiyetli bulanıklık sensörleri, müdahaleleri ortadan kaldırmayı ve olası veri kaymalarını ile hataları azaltmayı amaçlayan temel izleme ilkeleri ve teknik ayrıntılarla tasarlanmıştır. Bu bölüm, JIDE WQ3000 serisi bulanıklık/askıda katı madde analizörü ile Hach 1720E atıksu arıtma tesisi referans düşük aralıklı bulanıklık ölçerini örnek olarak kullanmaktadır.

JIDE WQ3000 Serisi Bulanıklık ve Askıda Katı Madde Analizörü, suya gönderilen ve atık suyun sarımsı-kahverengi renginden veya boyama atık sularının renk tonlarından etkilenmeyen 860 nm yakın kızılötesi LED ışık kaynağına sahiptir; bu nedenle görünür ışıkla yapılan tespitlerin doğasından kaynaklanan hataları önler.

Askıda katı maddeler ve koloidal parçacıkların sudaki yan saçılım ışığını özel olarak yakalamak amacıyla bir fotoelektrik alım modülü, gelen ışığa 90° açıyla dik konumda yerleştirilmiştir.

Saçılan ışığın şiddeti, suyun bulanıklığıyla doğrusal olarak orantılıdır. Entegre devre, sıcaklık kompanasyonu ve algoritma filtrelemesi aracılığıyla bulanıklığı NTU standart bulanıklık birimlerine doğru bir şekilde dönüştürür.

Devre tasarımı, ortam ışığından kaynaklanan girişimleri önlemek için bir izolasyon sistemi içerir ve düşük bulanıklık aralığında (0~50 NTU) ultra yüksek algılama doğruluğu sağlar; çözünürlüğü en fazla 0,01 NTU'dur.

Hach 1720E düşük bulanıklık analizörü, 90° saçılmış ışık yöntemine dayanır ve düşük aralıkta bulanıklık testlerinde hava kabarcıklarının oluşturduğu gürültüyü etkili bir şekilde ortadan kaldırmak için köpük alıcı ve gaz giderici bir sisteme sahiptir. Bu cihazın ölçüm aralığı 0-100 NTU olup, düşük bulanıklık hassasiyeti 0,001 NTU'dur; bu da onu içme suyu için son derece yüksek standartların izlenmesi ve en yüksek deşarj standartlarının sağlanmasında kullanılmaya uygundur. Bu ürün şu anda sektörde en büyük pazar payına sahip olup, yüksek tanınma düzeyine sahiptir; ancak bazı saha örnek tankları kireçlenmeye eğilimlidir ve sık bakımı gerektirir; bu durum sektörden bildirilen sorunlardır. Cihazın hâlâ sahada bulunan suyun kalitesine belirli gereksinimleri vardır.

Karşılaştırma ve Seçim Kılavuzu

Ölçüm yöntemleri	Temel İlkeler	Avantajlar	Dezavantajlar/Sınırlamalar	Atıksu arıtma tesisi uygulama senaryoları
90° saçılma yöntemi	90° dikey yan saçılma ışığını yakalamak	Yüksek ve düşük ölçüm aralıklarıyla uyumlu, düşük bulanıklık ölçümleri için son derece yüksek doğruluk	Ölçek/kabarcık gürültüsü dikkate alınmalıdır.	Giriş ve çıkış suyu kalitesinin standart izlenmesi
Aktarım yöntemi	Suya nüfuz eden ışığın zayıflamasının ölçülmesi	Temel yüksek bulanıklık ölçümleri için uygundur	Düşük bulanıklık aralığında zayıf duyarlılık, renk gürültüsüne karşı son derece hassastır.	Efluentin (atıksuyun) ayrıntılı izlenmesi için uygun değildir
Geri saçılma yöntemi	Yaklaşık 180° geniş açılı saçılan ışığın yakalanması	Ultra-yüksek konsantrasyon ölçümleri için son derece uygundur	Düşük bulanıklık aralığında zayıf doğrusallık.	Yalnızca yüksek konsantrasyonlu çamur ve giriş suyu için uygundur