Kako se meri motnost vode?

Kaj je motnost?

Motnost je merilo motnosti ali zamotnosti tekočine, ki se običajno uporablja za oceno kakovosti vode v naravnih vodnih telesih – kot so reke, jezera in oceani – ter v sistemih za čiščenje vode. Nastane zaradi prisotnosti suspendiranih delcev, vključno z muljem, algami, planktonom in industrijskimi stranskimi produkti, ki sipajo svetlobo, ki prehaja skozi vodni stolpec.
Motnost se običajno meri v nefelometričnih enotah motnosti (NTU), pri čemer višje vrednosti kažejo na večjo motnost vode. Ta enota temelji na količini svetlobe, ki jo razpršijo delci, suspendirani v vodi, merjeno z nefelometrom. Nefelometer posveti snop svetlobe skozi vzorec in zazna svetlobo, ki jo razpršijo suspendirani delci pod kotom 90 stopinj. Višje vrednosti NTU kažejo na večjo motnost oziroma oblačnost vode. Nižje vrednosti NTU kažejo na bistrejšo vodo.
Na primer: Čista voda ima lahko vrednost NTU blizu 0. Pitna voda, ki mora izpolnjevati varnostne standarde, ima običajno NTU manj kot 1. Voda z visoko stopnjo onesnaženosti ali suspendiranih delcev ima lahko vrednosti NTU, ki so v stotinah ali tisočih.

Zakaj meriti motnost kakovosti vode?

Povišane ravni motnosti lahko povzročijo številne neželene učinke:
1) Zmanjšana penetracija svetlobe: To poslabša fotosintezo v vodnih rastlinah in s tem moti širši vodni ekosistem, ki je odvisen od primarne produktivnosti.
2) Zamašitev filtracijskih sistemov: Suspendirane trdne snovi lahko zamašijo filtre v čistilnih napravah, kar poveča obratovalne stroške in zmanjša učinkovitost čiščenja.
3) Povezava z onesnaževali: Delci, ki povzročajo motnost, pogosto služijo kot prenašalci škodljivih onesnaževal, kot so patogeni mikroorganizmi, težke kovine in strupene kemikalije, kar predstavlja tveganje za okolje in zdravje ljudi.
Skratka, motnost služi kot ključni kazalnik za ocenjevanje fizikalne, kemijske in biološke celovitosti vodnih virov, zlasti v okviru okoljskega spremljanja in okvirov javnega zdravja.
Kakšno je načelo merjenja motnosti?

Načelo merjenja motnosti temelji na sipanju svetlobe, ko ta prehaja skozi vzorec vode, ki vsebuje suspendirane delce. Ko svetloba interagira s temi delci, se razprši v različne smeri, intenzivnost razpršene svetlobe pa je neposredno sorazmerna s koncentracijo prisotnih delcev. Višja koncentracija delcev povzroči povečano sipanje svetlobe, kar vodi do večje motnosti.

načelo merjenja motnosti

Postopek lahko razdelimo na naslednje korake:
Vir svetlobe: Skozi vzorec vode se usmeri svetlobni žarek, ki ga običajno oddaja laser ali LED.
Suspendirani delci: Ko se svetloba širi skozi vzorec, suspendirane snovi – kot so usedline, alge, plankton ali onesnaževala – povzročijo, da se svetloba razprši v več smeri.
Zaznavanje razpršene svetlobe: Anefelometer, instrument, ki se uporablja za merjenje motnosti, zazna svetlobo, razpršeno pod kotom 90 stopinj glede na vpadni žarek. To kotno zaznavanje je standardna metoda zaradi visoke občutljivosti na razpršitev, ki jo povzročajo delci.
Merjenje intenzivnosti razpršene svetlobe: Intenzivnost razpršene svetlobe se kvantificira, pri čemer višje intenzivnosti kažejo na večjo koncentracijo suspendiranih delcev in posledično na večjo motnost.
Izračun motnosti: Izmerjena intenzivnost razpršene svetlobe se pretvori v nefelometrične enote motnosti (NTU), kar zagotavlja standardizirano numerično vrednost, ki predstavlja stopnjo motnosti.
Kaj meri motnost vode?

Merjenje motnosti vode z optičnimi senzorji motnosti je široko sprejeta praksa v sodobnih industrijskih aplikacijah. Običajno je potreben večfunkcijski analizator motnosti, ki prikazuje meritve v realnem času, omogoča redno samodejno čiščenje senzorjev in sproži opozorila za nenormalne odčitke, s čimer se zagotavlja skladnost s standardi kakovosti vode.

Spletni senzor motnosti (merljiva morska voda)

Različna operativna okolja zahtevajo različne rešitve za spremljanje motnosti. V stanovanjskih sekundarnih sistemih oskrbe z vodo, čistilnih napravah ter na vstopnih in izstopnih točkah objektov za pitno vodo se pretežno uporabljajo merilniki motnosti z nizkim območjem delovanja, visoko natančnostjo in ozkim merilnim območjem. To je posledica strogih zahtev po nizkih ravneh motnosti v teh okoljih. Na primer, v večini držav regulativni standard za vodo iz pipe na iztokih čistilnih naprav določa raven motnosti pod 1 NTU. Čeprav je testiranje vode v bazenih manj pogosto, pa pri izvajanju zahteva tudi zelo nizke ravni motnosti, kar običajno zahteva uporabo merilnikov motnosti z nizkim območjem delovanja.

Merilniki motnosti z nizkim območjem TBG-6188T

Nasprotno pa aplikacije, kot so čistilne naprave in mesta izpusta industrijskih odpadnih voda, zahtevajo merilnike motnosti z visokim območjem merjenja. Voda v teh okoljih pogosto kaže znatna nihanja motnosti in lahko vsebuje znatne koncentracije suspendiranih trdnih snovi, koloidnih delcev ali kemičnih oborin. Vrednosti motnosti pogosto presegajo zgornje meje merjenja instrumentov z ultra nizkim območjem. Na primer, motnost dotoka v čistilno napravo lahko doseže več sto NTU, in tudi po primarnem čiščenju je še vedno potrebno spremljanje ravni motnosti v desetih NTU. Merilniki motnosti z visokim območjem merjenja običajno delujejo na principu razmerja med intenzivnostjo razpršene in prepuščene svetlobe. Z uporabo tehnik dinamičnega širjenja območja ti instrumenti dosegajo merilne zmogljivosti od 0,1 NTU do 4000 NTU, hkrati pa ohranjajo natančnost ±2 % celotnega obsega.

Industrijski spletni analizator motnosti

V specializiranih industrijskih okoljih, kot sta farmacevtski in živilskopredelovalni sektor, so zahteve glede natančnosti in dolgoročne stabilnosti meritev motnosti še večje. Te panoge pogosto uporabljajo merilnike motnosti z dvema žarkoma, ki vključujejo referenčni žarek za kompenzacijo motenj, ki jih povzročajo spremembe svetlobnega vira in nihanja temperature, s čimer se zagotavlja dosledna zanesljivost meritev. Na primer, motnost vode za injekcije mora biti običajno vzdrževana pod 0,1 NTU, kar nalaga stroge zahteve glede občutljivosti instrumenta in odpornosti na motnje.
Poleg tega z napredkom tehnologije interneta stvari (IoT) sodobni sistemi za spremljanje motnosti postajajo vse bolj inteligentni in omrežni. Integracija komunikacijskih modulov 4G/5G omogoča prenos podatkov o motnosti v realnem času na platforme v oblaku, kar olajša oddaljeno spremljanje, analizo podatkov in avtomatizirana opozorila. Na primer, občinska čistilna naprava je uvedla inteligentni sistem za spremljanje motnosti, ki povezuje podatke o motnosti na iztoku s sistemom za nadzor distribucije vode. Ob zaznavi nenormalne motnosti sistem samodejno prilagodi odmerjanje kemikalij, kar ima za posledico izboljšanje skladnosti s kakovostjo vode z 98 % na 99,5 %, hkrati pa se poraba kemikalij zmanjša za 12 %.
Ali je motnost isti koncept kot skupne suspendirane trdne snovi?

Motnost in skupne suspendirane trdne snovi (TSS) sta povezana pojma, vendar nista enaka. Oba se nanašata na delce, suspendirane v vodi, vendar se razlikujeta po tem, kaj merita in kako se kvantificirata.
Motnost meri optične lastnosti vode, natančneje, koliko svetlobe razpršijo suspendirani delci. Ne meri neposredno količine delcev, temveč koliko svetlobe ti delci blokirajo ali odbijajo. Na motnost ne vpliva le koncentracija delcev, temveč tudi dejavniki, kot so velikost, oblika in barva delcev ter valovna dolžina svetlobe, uporabljene pri meritvi.

Industrijski merilnik skupnih suspendiranih trdnih snovi (TSS)

Skupne suspendirane trdne snovi(TSS) meri dejansko maso suspendiranih delcev v vzorcu vode. Kvantificira skupno težo trdnih snovi, ki so suspendirane v vodi, ne glede na njihove optične lastnosti.
TSS se meri s filtriranjem znane prostornine vode skozi filter (običajno filter z znano težo). Po filtriranju vode se trdne snovi, ki ostanejo na filtru, posušijo in stehtajo. Rezultat je izražen v miligramih na liter (mg/L). TSS je neposredno povezan s količino suspendiranih delcev, vendar ne daje informacij o velikosti delcev ali o tem, kako delci razpršijo svetlobo.
Ključne razlike:
1) Vrsta meritve:
Motnost je optična lastnost (kako se svetloba razprši ali absorbira).
TSS je fizikalna lastnost (masa delcev, suspendiranih v vodi).
2) Kaj merijo:
Motnost kaže, kako bistra ali motna je voda, vendar ne daje dejanske mase trdnih snovi.
TSS omogoča neposredno merjenje količine trdnih snovi v vodi, ne glede na to, kako bistra ali motna je.
3) Enote:
Motnost se meri v NTU (nefelometričnih enotah motnosti).
TSS se meri v mg/L (miligramih na liter).
Ali sta barva in motnost enaka?

Barva in motnost nista enaki, čeprav obe vplivata na videz vode.

Spletni merilnik barve vode

Tukaj je razlika:
Barva se nanaša na odtenek ali nianso vode, ki jo povzročajo raztopljene snovi, kot so organske snovi (kot so razpadajoči listi) ali minerali (kot sta železo ali mangan). Tudi bistra voda ima lahko barvo, če vsebuje raztopljene barvne spojine.
Motnost se nanaša na motnost ali motnost vode, ki jo povzročajo suspendirani delci, kot so glina, mulj, mikroorganizmi ali druge drobne trdne snovi. Meri, koliko delci razpršijo svetlobo, ki prehaja skozi vodo.
Na kratko:
Barva = raztopljene snovi
Motnost = suspendirani delci